ΔΙΑΚΡΙΣΕΙΣ

ΣΗΜΑΝΤΙΚΗ ΣΥΝΕΙΣΦΟΡΑ ΣΤΟΝ ΜΗΧΑΝΙΣΜΟ ΔΡΑΣΗΣ ΑΜΑΝΤΑΔΙΝΗΣ ΚΑΙ ΑΝΑΛΟΓΩΝ ΣΤΑ ΟΠΟΙΑ ΕΙΝΑΙ ΠΛΕΟΝ ΑΝΘΕΚΤΙΚΗ Η ΓΡΙΠΗ

Σημαντική συνεισφορά στον μηχανισμό δράσης αμανταδίνης και αναλόγων στα οποία είναι πλέον ανθεκτική η γρίπη προέκυψε από πρόσφατες έρευνες του Τμήματος Φαρμακευτικής, που πραγματοποιήθηκαν από τον Αναπλ. Καθηγητή Αντώνη Κολοκούρη και συνεργάτες.

1. Στην παρακάτω έρευνα, που πραγματοποιήθηκε από τον Αναπλ. Καθηγητή Αντώνη Κολοκούρη, αναθεωρήθηκε η άποψη που διατυπώθηκε από ερευνητική ομάδα των ΗΠΑ με παγκόσμια εμβέλεια ότι τα εναντιομερή της ριμανταδίνης έχουν διαφορετική βιολογική δραστικότητα.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acsmedchemlett.6b00311

Περιγραφή εργασίας: Πρόσφατη έρευνα ΝΜR στερεάς κατάστασης μιας από τις διασημότερες ομάδες στον κόσμο  (Wright et al. J.Am.Chem.Soc.2016, 138, 1506–1509) πρότειναν ότι το  (R)-εναντιομερές της ριμανταδίνης συνδέεται με την πλήρη πρωτεΐνη Μ2 με μεγαλύτερη συγγένεια σύνδεσης από το (S)-εναντιομερές. Τα αποτελέσματα αυτά μας παρακίνησαν στη περαιτέρω μελέτη του φαινομένου μέσω σύνθεσης του καταλλήλου παραγώγου για τη σύγκριση των εναντιομερών ως προς το ίδιο ανάλογο, μετρήσεις ισοθερμικής θερμιδομετρίας τιτλοδότησης και αλχημικούς υπολογισμούς ελεύθερης ενέργειας σύνδεσης, μετρήσεις ηλεκτροφυσιολογίας και αντιικής δραστικότητας. Βρέθηκε ότι τα δύο εναντιομερή παρουσιάζουν την ίδια ικανότητα φραγμού του διαύλου, έχουν την ίδια συγγένεια σύνδεσης  και αντιική δραστικότητα. Στην εργασία αναλύεται ο λόγος που αυτό συμβαίνει παρά το γεγονός ότι δύο εναντιομερή σχηματίζουν γενικά διαστερεομερή σύμπλοκα με μια πρωτεΐνη.

Description: Recent findings from solid state NMR (ssNMR) studies suggested that the (R)-enantiomer of rimantadine binds to the full M2 protein with higher affinity than the (S)-enantiomer (Wright et al. J.Am.Chem.Soc.2016, 138, 1506–1509). Intrigued by these findings, we performed alchemical free energy calculations and isothermal titration calorimetry (ITC) allowing an evaluation of the binding affinity of rimantadine enantiomers to the M2TM pore. Additionally we applied functional assays, such as antiviral assay and electrophysiology (EP), to evaluate the binding affinity of rimantadine enantiomers to the M2 protein channel. Unexpectedly, no significant difference was found between the two enantiomers. Both enantiomers have similar channel blockage, affinity, and antiviral potency.

2. Στην παρακάτω έρευνα, που πραγματοποιήθηκε από τον Αναπλ. Καθηγητή Αντώνη Κολοκούρη, αναλύθηκε σε μοριακή βάση ο λόγος για τον οποίο η γρίπη είναι πλέον ανθεκτική στα φάρμακα αμανταδίνη και ριμανταδίνη.

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jmedchem.6b01115

Περιγραφή εργασίας:  Η κλινική χρήση της αμανταδίνης έχει πρόσφατα σταματήσει εξαιτίας της ανάπτυξης ανθεκτικότητας του ιού στο φάρμακο λόγω της μετάλλαξης S31N στην Μ2ΤΜ. Για την εξήγηση του μηχανισμού ανθεκτικότητας πρόσφατα εφαρμόσαμε πειράματα ΝΜR στερεάς κατάστασης, ισοθερμικής θερμιδομετρίας τιτλοδότησης, ηλεκτροφυσιολογίας και προσομοιώσεων μοριακής δυναμικής σε μεμβράνες 1,2-διμυριστοϋλ-sn-γλυκερο-3-φωσφοχολίνης. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι αμανταδίνη και παρόμοιου μεγέθους αμινοαδαμαντανικά παράγωγα δεν έχουν καμιά συγγένεια σύνδεσης, ενώ μεγαλύτερου μεγέθους παράγωγα όπως παρουσιάζουν ασθενή ικανότητα πρόσδεσης με την M2TMS31N. Ως αιτία προτείνεται η ανακατάταξη του πόρου Μ2ΤΜ λόγω παρουσίας του αμινοξέος N31 στη θέση του S31, οδηγώντας σε ελαττωμένες αλληλεπιδράσεις πρόσδεσης του αμινοαδαμαντανίου. Ειδικότερα, βρέθηκε απώλεια της υδρόφοβης θήκης για το αδαμαντάνιο λόγω της παρουσίας των πολικών πλευρικών αλυσίδων της N31 που ασκούν άπωση στο αδαμαντάνιο. Αυτό προκαλεί τάση για περιστροφή του μορίου σχεδόν κατά 180º και προσανατολισμό της ομάδας αμμωνίου προς το Ν-τελικό άκρο του πόρου M2TMS31N, συγκριτικά με τον σταθερό προσανατολισμό της ομάδας αμμωνίου προς το C-τελικό άκρο στην M2TMWT. Στην νέα αυτή θέση το αδαμαντάνιο βρίσκεται στον δίαυλο M2TMS31N κοντά στη G34 όπου οι αλληλεπιδράσεις van der Waals δεν σταθεροποιούν την αμανταδίνη ή είναι ασθενείς για μεγαλύτερου μεγέθους παράγωγα.

Description: While aminoadamantanes are well-established inhibitors of the influenza A M2 proton channel, the mechanisms by which they are rendered ineffective against M2S31N are unclear. Solid state NMR, isothermal titration calorimetry, electrophysiology, antiviral assays, and molecular dynamics simulations suggest stronger binding interactions for aminoadamantanes to M2WT compared to negligible or weak binding to M2S31N. This is due to reshaping of the M2 pore when N31 is present, which, in contrast to wild-type (WT), leads (A) to the loss of the V27 pocket for the adamantyl cage and to a predominant orientation of the ligand’s ammonium group toward the N-terminus and (B) to the lack of a helical kink upon ligand binding. The kink, which reduces the tilt of the C-terminal helical domain relative to the bilayer normal, includes the W41 primary gate for proton conductance and may prevent the gate from opening, representing an alternative view for how these drugs prevent proton conductance.