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Presenta: Dra. Alicia Hernández Campos
Facultad de Química UNAM
Diseño, síntesis y actividad
antiprotozoaria de nuevas
carboxamidas bencimidazólicas
1
Mayo 2017
• Amoebiosis (Entamoeba histolytica)
• Giardiosis (Giardia intestinalis)
• Tripanosomosis (Trypanosoma)
• Trichinellosis (Trichinella spiralis)
• Taeniosis (Taenia spp)
• Fasciolosis (Fasciola hepatica)
Parasitosis
Protozoosis
Helmintiosis
Algunas parasitosis en humanos
2
http://www.who.int/zoonoses/institutions/Parasitic/en/ (marzo 2014) Parasite Immunol. 2006, 28, 515-523. Vet. Parasitol. 1988, 29, 299-326.
Tratamientos antiparasitarios
3
I
I
CONH
OH
CH
CN
Cl
CH3
Closantel
OH
Cl Cl
OH NO2
O2N
Niclofolán
CH2NHCH3
C
C
C
C
CH2OH
H O
H O
H OH
H OH
Sb
CH2OH
C
C
C
C
CH2NHCH3
O H
O H
H OH
H OH
NN
NH2
NH
CH3
CH3
Meglumine antimoniate (Glucantime)
Imiquimod
O
O
O
O
R
CH3
CH3O O
OCH3
O
OCH3
OH
HCH3
HCH3
O
CH3
H
OH
OH
CH3
H
O
H
CH3
H
H
Ivermectina B1a: R = C2H
5
Ivermectina B1b: R = CH3
Antimicrob. Agents Chemother. 2001, 45, 1810-1814. Vet. J. 1997, 154, 11-34. J. Infect. Dis. 1990, 162,1 408-1411.
N
N
OH
CH3
NO2 O NH S
N
NO2
OCH3
O
Metronidazol Nitazoxanida
Bencimidazoles
Utilizados primeramente como antihelmínticos.
Albendazol y Mebendazol son efectivos contra G. intestinalis.
N
N
H
O
NH
OCH3S
CH3N
N
H
O
NH
OCH3
O
Albendazol Mebendazol
CI50 0.037 µM
Bencimidazoles antiparasitarios
Cedillo-Rivera, R. et al. Archives of Medical Research 1992, 23, 63-67.
Cedillo-Rivera, R.; Muñoz, O. J. Med. Microbiol. 1992, 37, 221.
4
Bencimidazoles antiparasitarios
Archives of Medical Research 1992, 23, 63-67.
J. Med. Microbiol. 1992, 37, 221.
J. Mol. Graph. Model. 2013, 41, 12-19.
5
N
N
H
O
NH
OCH3S
CH3
Albendazol
N
N
H
O
NH
OCH3
O
Mebendazol b-tubulina G. intestinalis
Bencimidazoles como estructuras líder
Bencimidazoles sintetizados en el laboratorio 122, Facultad de Química UNAM
N
N
R2
R1
R
H
CH3
CF3
SH
SCH3
NH2
NHCOOCH3
H, Cl
H, CH3
Giardia intestinalis
Trichomonas vaginalis
Entamoeba histolytica
Bioorg. Med. Chem. Lett. 2001, 11, 187.
Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002, 12, 2221.
Bioorg. Med. Chem. 2003, 11, 4615.
Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 1724.
Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 3135.
6
N
N
R2
R1
O
R3
N
XR
4
SCH3
H, CH3
H, ClCH, N
H, CH3
N
N
S
R1
R2
N
N
O
OCH3
H, CH3
H, Cl
N
N
S
R1
O
R2
N
N
CH3
H, CH3
H, Cl
N
N
R2
R1
O
NH
R3
S
N
O2N
H, CH3
H
CH3
CF3
SH
SCH3
NHCOOCH3
H, Cl
N
N
R2
R1
O
NH
R3
X
R3
SCH3
H, CH3
H, Cl
H
CH3
Cl
OCH3
CN
CF3
NO2CH, N
N
N
S
R1
O
NH
R2
N
N
H
O
Cl
Cl
Cl
CH3
H, CH3
H, Cl
N
N
R2
R1
O
NH
R3
NO
O2N
H, CH3
H
CH3
CF3
SH
SCH3
NHCOOCH3
H, Cl
N
N
H
S
Cl
O
OCH3
O
NH
X
R
X= N, R= H
X= N, R= 6-CH3
X= N, R= 6-Cl
X= N, R= 6-CONH2
X= N, R= 5-NO2
X= N, R= 5-Cl
X= N, R= 5-OCH3
X= CH, R= H
X= CH, R= 3-Cl
X= CH, R=2-CH3
X= CH, R= 3-CH3
X= CH, R= 4-OCH3
X= CH, R= 4-NO2
X= CH, R= 2-NO2
X= CH, R= 3-CH3
X= CH, R= 3-CONH2
Bencimidazoles como estructuras líder
Bencimidazoles sintetizados en el laboratorio 122, Facultad de Química UNAM
Giardia intestinalis
Trichomonas vaginalis
Entamoeba histolytica
Trypanosoma cruzi
Leishmania mexicana
Bioorg. Med. Chem. Lett. 2001, 11, 187; Bioorg. Med. Chem. Lett. 2002, 12, 2221; Bioorg. Med.
Chem. 2003, 11, 4615; Bioorg. Med. Chem. 2009, 17, 1724; Eur. J. Med. Chem. 2010, 45, 3135;
Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23(24), 6838; Bioorg. Med. Chem. Lett. 2013, 23(14), 4221;
Bioorg. Med. Chem. Lett. 2015, DOI: 10.1016/j.bmcl.2015.08.018 7
N
N
NO2
OO
R2
R3
R1
( ) 0, 1
H, CH3
H, CH3
H, Cl
8
Planteamiento del problema
o Enfermedades desatendidas o Pocas opciones de tratamiento o Desarrollo de cepas resistentes o Fármacos usados desde
décadas, tóxicos, poco eficaces
Nuevas alternativas de tratamiento
Moléculas con mayor potencia Menores efectos adversos Mejorar propiedades
fisicoquímicas
Investigación
Epidemiología de la amoebosis
The Lancet. 2003, 361, 1025-1030.
500 millones
de personas infectadas
10% presentan
síntomas
clínicos
intestinales en
un 80% a 98%
extraintestinales en un 2 a 20%
Mortalidad entre 40.000 y 110.000 casos por año
9
Combate contra la amoebosis
•Mejoramiento de las
condiciones de salud e higiene
•Vacunas
•Quimioterapia
10
Fármacos antiamibianos
NO2N
N
CH3
OH
O
NH O
CH3
O
S
NO2N
N
OH
I
I
N
N
H
O
O
O
OCH3
CH3
CH3
CH3
CH3
H
H
H
Metronidazol Nitazoxanida
OO
N
O
Cl
Cl
CH3
O
Furoato de diloxanida
Emetina
Yodoquinol
11
Glucólisis: vía metabólica para el diseño de fármacos
12 Drug Resistance Updates. 2001, 4, 1-14.
FEBS J. 2005, 272, 1767-1783.
Enzima homodimérica de 54 kDa con estructura (α-β)8, cada
monómero presenta un sitio catalítico y solo es activa en la forma
dimérica. Enzima de importancia en la obtención de energía.
Los aa. presentes en la interfaz son importantes para la estabilidad y
función de la enzima. Se encuentran cerca del sitio activo.
Triosafosfato isomerasa (TIM o TPI)
13 J. Mol. Biol. 2002 (322), 669–675.
Curr. Top. Med. Chem. 2002 (2), 457-470.
EhTIM HsTIM
TcTIM TbTIM
Diferencias estructurales en la interfaz de las TIMs
14 J. Mol. Biol. 2002 (322), 669–675.
Curr. Top. Med. Chem. 2002 (2), 457-470.
Docking
Biblioteca de compuestos
Receptor
Docking
Análisis de datos
Hits computacionales Ensayos
biológicos
15
Objetivo
Diseñar y sintetizar derivados bencimidazólicos
híbridos como posibles inhibidores de la enzima
triosafosfato isomerasa (TIM) de E. histolytica
16
Base de compuestos
bencimidazólicos
“in house”
Identificación de
compuestos activos
Evaluación de la
inactivación sobre la
TIM
Docking de los
compuestos activos
con laTIM
Metodología para el diseño de inhibidores de la
TIM
17
Fabián López-Vallejo. Tesis de Doctorado. UNAM 2007
Comp Estructura
% actividad residual
de la EhTIM
Gunión EhTIM
Gunión HsTIM
pIC50
1 S
N
N
H
O
N
N
SCH3
Cl
CH3
47 9.03 10.18 7.21
2 N
NSCH3
ClCH3
O
Cl
Cl
46 8.64 9.80 5.86
3 S
N
N
H
O
N
NSCH3
O2N
CH3
42 9.51 9.93 7.59
4 N
NSCH3
Cl
O
Cl
Cl
H
55 8.38 9.50 6.38
5 N
N
SCH3
ClH
O
34 10.15 9.95 7.58
Se ensayaron 95 compuestos derivados de bencimidazol y algunos intermediarios de su síntesis.
Ensayos de inactivación y estudios de docking
Fabián López-Vallejo. Tesis de Doctorado. UNAM 2007
18
Modo de unión del compuesto Alfa en EhTIM
19
Fabián López-Vallejo. Tesis de Doctorado. UNAM 2007
N
N
OH
O CH3
S
CH3
Cl
5 % de inhibición
N
N
H
S
CH3
Cl
O
Cl
Cl
N
N
H
NH2
Cl
O
Cl
Cl
N
N
NH2
O CH3
S
CH3
Cl
NLB-20 ND
N
N
H
NH
Cl
O
Cl
Cl
O
N
N
SCH3
Cl
CH3
Diseño de carboxamidas híbridas
TCB 45 % de inhibición
DCF-2AB 40 % de inhibición
20
Compuesto TcTIM ΔGbinding
(Kcal/mol)
TbTIM ΔGbinding
(Kcal/mol)
EhTIM ΔGbinding
(Kcal/mol)
Compuesto TcTIM ΔGbinding
(Kcal/mol)
TbTIM ΔGbinding
(Kcal/mol)
EhTIM ΔGbinding
(Kcal/mol)
N
N
H
NH
Cl
O
Cl
Cl
O
N
H
N
SCH3
B1
-8.50 -8.31 -10.71 N
N
H
NH
Cl
O
Cl
Cl
O
N
H
N
SCH3
Cl
B4
-8.57 -8.55 -10.09
N
N
H
NH
Cl
O
Cl
Cl
O
N
N
SCH3
CH3
B2
-8.59 -8.28 -9.99 N
N
H
NH
Cl
O
Cl
Cl
O
N
N
SCH3
Cl
CH3
B5
-8.69 -8.38 -8.90
N
N
H
NH
Cl
O
Cl
Cl
O
N
N
SCH3
CH3
B3
-8.65 -8.35 -11.25
N
N
H
NH
Cl
O
Cl
Cl
O
N
N
SCH3
Cl
CH3
B6
-8.29 -8.29 -10.65
Resultados de docking en diferentes TIMs
21
Fabián López-Vallejo. Tesis de Doctorado. UNAM 2007
R2
R3
N
N
R1
S
CH3
N
N
H
S
CH3
O
OH
R1
N
N
S
CH3
O
OH
R1
CH3
N
N
S
CH3
O
OH
R1
CH3
1) KOH, EtOH
2) H3O+
O
Cl
Cl N
N
H
NH
O
N
N
SCH3
Cl R1
H
O
Cl
Cl N
N
H
NH
O
N
N
SCH3
Cl R1
CH3
O
Cl
Cl N
N
H
NH
O
N
N
SCH3
Cl
CH3
R1
4a, R1= H, R2= COOCH3, R3= H
4b, R1= CH3, R2= COOCH
3, R3= H
4c, R1= CH3, R2= H, R3= COOCH
3
4d, R1= H, R2= COOCH3, R3=Cl
4e, R1= CH3, R2= COOCH
3, R3= Cl
4f, R1= CH3, R2= Cl, R3= COOCH
3
4a-f
9, R1= H
12, R1= Cl
10, R1= H
13, R1= Cl
11, R1= H
14, R1= Cl
B1, R1= H
B4, R1= Cl
B2, R1= H
B5, R1= Cl
B3, R1= H
B6, R1= Cl
1) KOH, EtOH
2) H3O+
1) KOH, EtOH
2) H3O+
1) CDI
2) 8, MW 180°C
10 min
Síntesis de las carboxamidas bencimidazólicas
22 Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009
Reyes-García, Denise. Tesis de Licenciatura UNAM, 2010
Trejo-Soto, Pedro. Tesis de Licenciatura UNAM, 2011
23
Compound E. histolytica (M) G. intestinalis (M) T. vaginalis (M)
15 0.019±0.004 0.046±0.004 0.104±0.008
16 0.026±0.006 0.028±0.004 0.068±0.004
17 0.016±0.002 0.019±0.000 0.505±0.006
18 0.017±0.000 0.493±0.011 0.160±0.016
19 0.020±0.002 0.025±0.002 0.039±0.004
20 0.019±0.002 0.040±0.009 0.485±0.004
ABZ 55.274±18.845 0.046±0.009 1.656±0.104
MTZ 0.429±0.029 1.224±0.021 0.213±0.004
NTZ 0.054±0.002 0.015±0.002 0.107±0.009
Resultados de actividad in vitro
Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009
Reyes-García, Denise. Tesis de Licenciatura UNAM, 2010
Trejo-Soto, Pedro. Tesis de Licenciatura UNAM, 2011
B1
B2
B3
B4
B5
B6
Pedro Trejo. Tesis de Licenciatura. UNAM 2010
Resultados de actividad in vitro
24 Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009
Reyes-García, Denise. Tesis de Licenciatura UNAM, 2010
Trejo-Soto, Pedro. Tesis de Licenciatura UNAM, 2011
22 27
62 71
0
66
0 0 0
84
0 4
21 23
0 0 0 0 0
20
40
60
80
100
B1 B2 B3 B4 B5 B6
Ac
tiv
ida
d in
hib
ito
ria
a 2
00
µM
Compuestos
T. cruzi T. brucei E. histolytica
Resultados de inhibición enzimática TIM
Pedro Trejo. Tesis de Licenciatura. UNAM 2010 25
Vargas-Osorio, Zulema. Tesis de Licenciatura. UNAM, 2009
Reyes-García, Denise. Tesis de Licenciatura UNAM, 2010
Trejo-Soto, Pedro. Tesis de Licenciatura UNAM, 2011
Susceptibilidad in vitro Trypanosoma cruzi
26 Synthesis and antiprotozoal activity of novel substituted N-(1H-benzimidazole-2-yl)-
1H-benzimidazole carboxamides. 2016, submitted.
epimastigotes
Índice de selectividad de los compuestos B1-B6 y
nifurtimox
27
IS = CC50 _____
LC50
Synthesis and antiprotozoal activity of novel substituted N-(1H-benzimidazole-2-yl)-
1H-benzimidazole carboxamides. 2016, submitted.
EhTIM (-10.09 Kcal/mol)
TcTIM (-8.57 Kcal/mol)
TbTIM (-8.55 Kcal/mol)
Acoplamiento de B4 en las diferentes TIMs
28
0
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
0.35
0.4
0.45
0 200 400 600 800 1000
RM
SD
(n
m)
Time (ps)
TcTIM-B4
TbTIM-B4
EhTIM-B4
Dinámica molecular de B4 con las TIMs
29 Synthesis and antiprotozoal activity of novel substituted N-(1H-benzimidazole-2-yl)-
1H-benzimidazole carboxamides. 2016, submitted.
30 Synthesis and antiprotozoal activity of novel substituted N-(1H-benzimidazole-2-yl)-
1H-benzimidazole carboxamides. 2016, submitted.
Dinámica molecular de B4 con TcTIM
-Los compuestos híbridos fueron amebicidas.
-Los compuestos B1-B6 no inhibieron la actividad de la enzima TIM
de E. histolytica, pero si la TcTIM y TbTIM, debido a que la estructura
de la interfaz de la EhTIM es muy estrecha y no permite una
interacción estable con el ligando.
-El mecanismo por el cual están actuando los compuestos B1-B6,
debe ser diferente a la inhibición enzimática de la TIM de E.
histolytica.
-Los compuestos B4 y B6 fueron activos contra las cepas INC5 y
NINOA de T. cruzi y más activos que el nifurtimox. Además fueron
menos tóxicos.
-B4 fue el compuesto más potente de la serie.
Conclusiones
31
Nuevas moléculas diseñadas
Perspectivas
32
Agradecimientos
33
Colaboradores Dra. Alicia Hernández Campos, Facultad de Química UNAM Dra. Lilián Yépez Mulia, IMSS Dr. Alfredo Téllez Valencia, UJED Dr. Fabián López Vallejo, UNAL-Colombia Dra. Claudia Avitia Domínguez, UJED Estudiantes Zulema Vargas Osorio Denise Reyes García Rocío Nieto Meneses Pedro Trejo Soto Financiamiento CONACYT DGAPA-PAPIIT
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