Racionálně za lepšími inhibitory glutamát karboxypeptidasy II
Čeští vědci z PřF UK, ÚOCHB a BTÚ AVČR ve spolupráci se zahraničními pracovišti využili znalosti struktury lidské glutamát karboxypeptidasy II pro návrh nových lipofilnějších inhibitorů, které ukazují možnou cestu k účinnějším léčivům. Své výsledky zvěřejnili v časopise Journal of Medical Chemistry.
Lidská glutamát karboxypeptidasa II (GCPII) je transmembránový protein nacházející se na povrchu buněk některých tkání. Pro vědce a lékaře je obzvláště zajímavý výskyt tohoto enzymu v tkáních prostaty a centrální nervové soustavy.
- GCII katalyzuje uvolnění glutamátu z N-acetylaspartyl glutamátu
V prostatě se totiž při rozvoji nádoru až stokrát zvýší množství GCPII na membráně nádorových buněk. GCPII je tak využitelnou specifickou „značkou“ (markerem) pro diagnostiku a případně i cílenou terapii nádoru prostaty: může se totiž stát molekulární „adresou“, ke které budou zasílána cytostatika, která se tak dostanou na místo určení, aniž by poškodila zdravé buňky.
V nervových buňkách GCPII katalyzuje uvolnění glutamátu z důležitého neurotransmiteru, N-acetylaspartylglutamátu (NAAG). Pro nervovou soustavu je uvolňování glutamátu ve správný čas a v přiměřeném množství velice důležité - glutamát je totiž účinný neurotransmiter a zprostředkovává tedy přenos signálu mezi nervovými buňkami. Problémy nastávají, když je aktivita GCPII špatně regulována. Nadměrná koncentrace glutamátu může totiž způsobit smrt neuronů, nízká koncentrace zase znemožní přenos signálu. Případy poruchy regulace GCPII nacházíme např. u pacientů po mrtvici, trpících schizofrenií nebo závislých na návykových látkách.
- Plechancová A. a kol.: Struktura dimeru glutamátkarboxypeptidasy II v komplexu s modifikovaným subtrátem – NAAM. [3SJX]
Autoři proto připravili sérii látek odvozených od NAAG, ve kterých nahradili vedlejší řetězec glutamátu postupně se prodlužujícím uhlovodíkovým řetězcem (tedy nepolární skupinou). Zjistili, že tyto látky jsou GCPII také rozpoznávány jako substrát, ale s nižší afinitou než NAAG. Přitom afinita těchto lipofilnějších analogů NAAG roste s delším uhlovodíkovým řetězcem nahrazujícím glutamát – nejvyšší pro sedmi a osmi uhlovodíkové řetězce (7S a 8S). Následná rentgeno-strukturní analýza komplexu NAAM, 7S a 8S s neaktivním GCPII ukázala, že se tyto látky skutečně vážou na stejné místo a ve stejné orientaci jako NAAG. Přičemž bylo zjištěno, že enzym kompenzuje větší prostorovou náročnost dlouhých uhlovodíkových řetězců 7S a 8S odkloněním flexibilního zbytku lysinu 699, který je jinak klíčový pro interakci se zbytkem glutamátu v NAAG.
Analogicky byly na základě těchto znalostí připraveny i inhibitory GCII s vyměněným glutamátovým zbytkem za uhlovodíkový řetězec. Potvrdilo se, že rostoucí alifatický řetězec zvyšuje afinitu látky ke GCPII. A i když tyto nově připravené inhibitory nemají tak vysokou afinitu ke GCPII jako přirozený substrát – NAAG, můžeme říci, že je srovnatelná s dříve testovanými inhibitory. Co je ale důležité, tato analoga NAAG s nahrazeným glutamátem jsou lipofilnější, a proto by se mohla stát i základem budoucích účinných léčiv.
Glutamát karboxypeptidasa II je v českých biochemických a molekulárně biologických kruzích známou dámou, která nám každým rokem odhaluje další svá tajemství. Díky této práci jsme zase o krok blíže k pochopení a k účinnějšímu využití jejích vlastností.
-Jan Bláha
Akce dokumentů