6.1 Inhibidores de CDKs
6.1 Inhibidores de CDKs
- Flavopiridol (45-48,50)
Uno de los primeros fármacos que se usaron para inhibir las CDKs fue el Flavopiridol (FLAV), una flavona semisintética, que presenta una gran actividad como inhibidor de CDKs aunque no presenta ninguna selectividad (de hecho se le ha llamado el inhibidor pan-CDK) ya que el FLAV es capaz de inhibir a diferentes CDKs según el punto del ciclo celular en que se halle la célula. Dependiendo de la CDK que inhiba, el FLAV produce diferentes efectos en la progresión del ciclo y de la vida de la célula, los cuales se detallan a continuación:
1. Inhibición De Cdk4/ciclina D Y Cdk6/ciclina D:
2. Inhibición De Cdk2/ciclina E Y Cdk2/ciclina A:
3. Inhibición De Cdk1/ciclina A Y Cdk1/ciclina B:
4. Inhibición De Cdk7/ciclina H:
a. Reducida activación de otras CDKs (CDK4/ciclina D y CDK1/ciclina B).b. Reducida activación de la ARN-polimerasa.
Además de la CDK7, otras CDKs como la CDK8 y la CDK9 se sabe que participan en el control de la transcripción y activación de la ARN-polimerasa. La inhibición de estas CDKs por FLAV puede alterar la expresión de la ciclinas D1 y D3.
FLAV también parece interferir en la desregulación que sufre el control del ciclo celular ya sea debido a la pérdida de proteínas proapoptóticas o por la ganancia de función de proteínas que inhiben la apoptosis mediante la inhibición de las CDKs, lo cual reduce o bloquea la función antiapoptótica de las proteínas promotoras del ciclo celular. Esto permite que los antagonistas de dichas proteínas (pRb, p107 y p130) inhiban la proliferación celular y/o induzcan la apoptosis.
FLAV actúa sobre estas proteínas inhibiendo la fosforilación de su sitio activo, lo que las lleva a unirse (e inactivarse) a las ciclinas D, E y A, a factores de transcripción como E2F y a proteínas nucleares. Esto inhibe a su vez moléculas supresoras de oncogenes como p53. La inhibición de todas estas proteínas conduce a la apoptosis. Además, la inhibición de CDK2/ciclina A por FLAV impide la fosforilación y consecuente activación de E2F en la fase S tardía lo que puede conducir también a apoptosis.
En contraste con las células tumorales, las células normales muestran una sensibilidad variable al FLAV, siendo los linfocitos los más sensibles a él.
Sin embargo, a pesar del efecto antiproliferativo del FLAV no hay evidencias de que éste sea más selectivo para células transformadas que para las normales pero sí son más sensibles las células con las ciclinas transformadas, especialmente aquellas que se encuentran en la fase S de su ciclo celular ya que uno de los mecanismos de acción de FLAV que se proponen es la inhibición de CDK2/ciclina A, impidiendo así que active a E2F.
R-roscovitina (R-ROS) es una aminopurina análogo sintético de la olomoucina que fue encontrada en un cribado de inhibidores de CDK1/ciclina B. R-ROS es un potente inhibidor de CDK1/ ciclina B, CDK2 y CDK5. Es 7 veces más potente inhibiendo CDK2/ ciclina E, 2 veces más potente inhibiendo CDK2/ ciclina A y 4 veces menos potente inhibiendo CDK1/ ciclina B1 que el racémico. R-ROS, al igual que FLAV, suprime la transcripción de los genes que inhiben la apoptosis y se asocia con la pérdida de ciclina D1, inhibición de la fosforilación de pRb y activación de la ruta de la proteína quinasa mitogénica-activada (MAP). Se encuentra en estudios de fase clínica I.
Es un análogo de la estaurosporina que posee varios efectos sobre el ciclo celular. Se asocia con la detención del ciclo celular en G1/S, inducción de p21CIP/WAF1, desfosforilación de CDK2 y por tanto, desfosforilación de pRb. Cuando pRb está hipofosforilada permanece unido a E2F-1 con lo que el ciclo no progresa de la fase S. También causa degradación de E2F-1 por ubiquitinación y posterior degradación del proteosoma. Además, inactiva el checkpoint de G2, inhibiendo Chk1, que está envuelta en la regulación de las proteínas cdc25C y 14-3-3, implicadas en respuestas por daño al ADN. 14-3-3 se une a cdc25C y hace que esta fosfatasa no pueda entrar en el núcleo y desfosforilar a CDK1, activando así el complejo cdc2/ciclina B y permitiendo que el ciclo celular progrese hacia la mitosis. También inhibe Chk2 que está implicada en la regulación de la fosforilación de cdc25C.
La briostatina-1 (BRIO-1) es una macrolactona (1ª de 20) con un esqueleto poliacetilado cuyo único mecanismo de acción es ser un potente activador de PKC (proteína quinasa C). BRIO-1 afecta a ciertas proteínas reguladoras del ciclo celular aunque los efectos resultantes de apoptosis no son consistentes. BRIO-1 produce inducción de p21, lo que desfosforila a CDK2 y la inactiva. El grado de inactivación de CDK2 se correlaciona con la inhibición del crecimiento del tumor. También reduce la expresión de ciclina B. El efecto global de BRIO-1 es la detención del ciclo celular en G2.
Es un análogo de N-acil-2-aminotiazol. Inhibe a CDK2/ciclina E y presenta una moderada selectividad para CDK2 frente a CDK1 y CDK4. Ha demostrado ser capaz de detener el ciclo celular e inducir la apoptosis en un amplio rango de líneas celulares tumorales.
Es un derivado sintético de cloro-indolil-amida que presenta múltiples efectos sobre el ciclo celular, incluyendo la inhibición de CDK2. Sus efectos son la detención del ciclo celular en G1/S, la hipofosforilación de pRb y un descenso en la expresión de las ciclinas A y B1.
Este compuesto ha sido el primero que ha dado pruebas evidentes de ser un inhibidor altamente selectivo para CDK4/6 y presenta potencial suficiente para convertirse en un agente terapéutico único. Su selectividad sobre CDK4/6 es más de 100 veces superior que sobre las CDKs 1, 2 y 5 y más de 1000 veces superior que sobre otras quinasas. Su efecto sobre células tumorales es la detención del ciclo celular de éstas exclusivamente en G1, inhibiendo a un amplio rango de líneas celulares de tumores sólidos Rb-positivos.
Este tipo de compuestos, representado aquí por el Compuesto 1 (Tabla 2), ha demostrado poseer actividad contra CDK1, CDK2 y CDK4. Tienen efectos antiproliferativos en líneas celulares independientemente del estado de su pRb o p53.
Estos compuestos (Compuesto 2, Tabla 2) presentan, al igual que el FLAV, un amplio espectro de inhibición de CDKs ya que inactivan a CDK1, CDK2, CDK4, CDK7, CDK8 y CDK9, lo que produce una hipofosforilación de la proteína Rb. Su efecto es, por tanto, la detención del ciclo celular en G1/S temprano. Sin embargo, existe una pobre correlación entre la actividad antiproliferativa de estas moléculas y su actividad enzimática in vitro.
Tanto SQ-67563 como BMS265246 (Tabla 2) son inhibidores selectivos de CDK1 y CDK2. Son equipotentes con respecto a estas dos CDKs frente a CDK4 (de 22 a 250 veces menos potentes sobre ésta). SQ-67563 provoca la detención del ciclo celular en G2/M (indicativo de que está inhibiendo CDK1) y también provoca apoptosis en ciertas líneas celulares. Sobre BMS265246, a pesar de que parece ser más potente que SQ-67563, todavía no se tienen datos farmacológicos concretos.
Esta bis(aminopirimidina) inhibe con igual efectividad a CDK1, CDK2 y CDK5 pero presenta una alta selectividad (1000 veces superior) sobre otros reguladores mitóticos (proteína quinasa C, aurora A, etc.). Sus efectos son detención del ciclo celular en G2/M y apoptosis parcial de las células tumorales. Esto parece indicar que este compuesto presenta una mayor inhibición sobre CDK1, lo que le confiere un buen potencial como posible inhibidor selectivo de CDK1.
Este compuesto es un miembro de los inhibidores de quinasas de la familia del oxindol que ha dado lugar a varios compuestos que presentan inhibición selectiva de CDKs (CDK1 y CDK2). En el caso concreto del Compuesto 3 (Tabla 2), aunque todavía no se conocen datos sobre su selectividad, existen indicios que apuntan a que presenta una potente inhibición sobre CDK2 ya que provoca la detención del ciclo celular en G1 y G2 en ciertas líneas tumorales.
Las aloisinas son un conjunto de pirrolopirazinas sintéticas que se han identificado recientemente mediante cribado como inhibidores de CDK1, CDK2 y CDK5. Las aloisinas provocan una detención del ciclo celular tanto en G0/G1 como en G2/M. Sin embargo, este efecto es reversible, por lo que deben ser considerados citostáticos y no citotóxicos. En el caso concreto de la Aloisina A, ésta presenta una gran selectividad sobre CDK4 (más de 1000 veces) frente a otras quinasas.
Existe un grupo de compuestos, con una gran semejanza estructural con el aglicón de UCN-01, que presentan inhibición sobre CDK4 pero de los que todavía no se conoce su selectividad.
El Compuesto 4a (Tabla 2) presenta una potente actividad antiproliferativa que se relaciona con la inhibición de CDK4 y provoca la detención del ciclo celular en G1. Sin embargo, compuestos de esta serie que parecen presentar una menor selectividad hacia CDK4 también poseen esta actividad antiproliferativa lo que es indicativo de que influyen en otras dianas del ciclo, además de sobre CDK4.
El Compuesto 4b (Tabla 2), provoca un retraso en el crecimiento de xenotumores humanos pero las causas de este efecto están sin determinar.
El indolocarbazol Compuesto 5 (Tabla 2) presenta inhibición tanto para CDK4 como para CDK2 y una menor acción sobre CDK1. Esto hace que 5 cause detención del ciclo celular en G1 y tenga un efecto antiproliferativo que provoca un retraso en el crecimiento de xenotumores humanos.
Compuestos de la misma familia pero con un esqueleto menos rígido, como es el caso de la bis(indolilmaleimida) 6 (Tabla 2) presentan un menor efecto sobre el crecimiento tumoral que los anteriores aunque su actividad inhibitoria sobre CDK2 y CDK4 es similar in vitro a éstos. También se observa que provoca detención del ciclo celular preferentemente en G2/M en vez de en G1, lo que apunta a que otro tipo de mecanismo impera sobre la inhibición de CDK4 y CDK2.
Cuando se elimina una de las unidades indolocarbazol de la estructura de estos compuestos, como en el Compuesto 7 (Tabla 2), se obtiene una mayor selectividad (200 veces superior) en la inhibición de CDK4 frente a CDK2. Esto le confiere al Compuesto 7 una acción antiproliferativa que se relaciona con la detención del ciclo celular en G1. Sin embargo, cuando se trata de disolver este compuesto en agua, pierde su actividad.
Este compuesto es una pirrolopirimidina relacionada estructuralmente con la sangivamicina mostrando una baja selectividad (unas 40 veces) por CDK1 frente a CDK2 y una selectividad alta frente a otras quinasas (más de 500 veces). Este compuesto es un ejemplo claro de por qué es necesario estudiar tanto la actividad enzimática como la celular para evaluar la capacidad terapéutica de un fármaco. Se ha comprobado que la actividad inhibitoria de la Xilocidina se pierde cuando ésta entra en la célula.