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EXEMESTANO, UNA ALTERNATIVA BIOCATALÍTICA POSIBLEAna Montoya Alarcón
Trabajo de Fin de Grado. Facultad de Farmacia. Universidad Complutense de Madrid
INTRODUCCIÓN Y ANTECEDENTES OBJETIVOS
METODOLOGÍA
‣ Búsqueda en diversas bases de datos
‣ Consulta de libros electrónicos, patentes registradas, tesis doctorales publicaciones en revistas científicas
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
CONCLUSIONES BIBLIOGRAFÍA
BÚSQUEDA Y ANÁLISIS DE LA
SÍNTESIS INDUSTRIAL DEL EXEMESTANO
PLANTEAMIENTO DE UNA RUTA
ALTERNATIVA UTILIZANDO
BIOCATÁLISIS
PROPUESTA DE LAS ETAPAS SINTÉTICAS
CON POSIBLE APLICACIÓN DE BIOCATÁLISIS
BÚSQUEDAS DE BIOCATALIZADORES
CANDIDATOS
- The Role of Aromasin in the Hormonal Therapy of Breast Cancer. Dank, Magdolna. Pathology Oncology Research. Vol 8, No 2. : s.n., 2002. - Microbial transformation of anti-cancer steroid exemestane and cytotoxicity of its metabolites against cancer cell lines. Elias Baydoun, Marium Bibi, Muhammad Asif Iqbal et all. Chemistry Central Journal, 7:57 : s.n., 2013. - Unravelling exemestane: From biology to clinical prospects. Ana Filipa Sobral, Cristina Amaral, Georgina Correia-da-Silva et all. Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology : s.n., 2016.Heterologous expression and characterization of a 3-ketosteroid-Δ1-dehydrogenase from Gordonia neofelifaecis and its utilization in the bioconversion of androst-4,9(11)-dien-3,17-dione. Weiyi Wang, Fanglan Ge, Caihong Ma, et all. 3 Biotech, 7:19 : s.n., 2017 - Structural and biochemical insights into 7beta-hydroxysteroid dehydrogenase stereoselectivity. Simone Savino, Erica Elisa Ferrandi, Federico Forneris et all. Proteins; 84:859–865. : s.n., 2016. - Microbial transformation of testosterone by Rhizopus stolonifer and Fusarium lini. Amal Al-Aboudi, Mohammad Yasin Mohammad, S. Ghulam et all. Natural Product Research: Formerly Natural Product Letters, 22:17, 1498-1509 : s.n., 2008. - Biotransformation of testosterone and testosterone heptanoate by four filamentous fungi. Ghasemi, S., Mohajeri, M., Habibi, Z. Steroids : s.n., 2014.
CONCEPTO DE BIOTRANSFORMACIÓN
APARICIÓN DE BIOCATÁLISIS APLICADA
AUGE DE LA APLICACIÓN DE BIOCATALIZADORES EN PROCESOS
INDUSTRIALES A FINALES DEL SIGLO XIX
PRIMER EMPLEO DE LA BIOCATÁLISIS EN ESTEROIDES:
LA HIDROXILACIÓN MICROBIANA EN LA MOLÉCULA DEL COLESTEROL EN 1949
Figura 1. Hidroxilación del colesterol por Proactinomyces roseus
BIOTECNOLOGÍA BLANCA
Empleo de biocatálisis con el uso de células enteras o enzimas aisladas y purificadas
‣ Promover tecnologías químicas innovadoras
Reducción de producción de residuos y menor daño al medio ambiente
‣ Mayor selectividad Facilitando la producción directa del elemento de interés
‣ Mayor especificidad Permite reducir el número de reacciones sintéticas
‣ Práctica segura Condiciones de reacción sin utilizar temperaturas ni presiones extremas
6-METILENADROSTA-1,4-DIEN-3,17-DIONA
Inhibidor irreversible de la
aromatasa de tipo esteroideo
Presenta una estructura análoga a la androstenediona, substrato natural de
la aromatasa
Al interaccionar con el centro activo de la enzima, la inactiva, y
el proteosoma degradaría esta
enzima
Utilizado en el tratamiento de
cáncer de mama con
receptor ER +
CÁNCER DE MAMA
• Es una enfermedad heterogénea
• Presencia de biomarcadores con gran relevancia pronóstica (RE, RP, HER 2)
• Representa aproximadamente un 23% de los casos totales de cáncer
PERIODO PREPATOGÉNICO
PERIODO PATOGÉNICO
FACTORES DE RIESGO
TRATAMIENTO
• Sexo femenino y edad
• Utilización de ACOs
• Antecedentes familiares
• Obesidad
• Consumo de alcohol y tabaco
• Cirugia
• Radioterapia
• Inmunología
• Quimioterapia
Figura 2. Anatomía de la mama. National Cancer Institute
Figura 3. Síntesis industrial del exemestano a partir de testosterona
17-HIDROXIESTEROIDE DESHIDROGENASA
3-CETOESTEROID-Δ1-DESHIDROGENASA (KSTD)
Enzima microbiana que cataliza la trans-eliminación de los átomos de hidrógeno en los carbonos 1 y 2 del anillo A del esteroide. EN AMBAS PROPUESTAS DE BIOCATALIZADORES SE
UTILIZAN CÉLULAS ENTERAS, ES DECIR, EL MICROORGANISMO COMPLETO YA QUE LAS REACCIONES
CATALIZADAS SON REDOX• Enzima dependiente de FADH
• Encontrada en distintas bacterias como Mycobacterium sp., Pseudomonas sp. y Arthrobacter sp.
• Amplio espectro de sustratos
• Sustratos de preferencia:
CARACTERÍSTICAS
Amplificación del gen de la enzima KstD
Empleo de la enzima 3-cetoesteroid-Δ1-deshidrogenasa de Gordonia neofelifaecis
Introducción de la enzima en un vector comercial de E.coli pET28a (+)
Prueba de la enzima expresada en células de E.coli en la androst-4,9(11)-
dien-3,17-diona
Figura 4. Reacción catalizada por KstD de G. neofelifaecis expresada en E.coli utilizando androst-4,9(11)-dien-3,17-diona
ANDROST-4,9(11)-DIEN-3,17-DIONA
ANDROS-1,4-EN-3,17-DIONA
Enzimas dependientes de un cofactor
Los cofactores deben
regenerarse
El resto de componentes celular se encargan de la
regeneración
Los cofactores son:
• Moléculas relativamente inestable
• Caras para utilizarlas en cantidades estequiométricas
Figura 5. Esquema de enzima dependiente de cofactor. Pearson Education.
Oxidorreductasa que cataliza la oxidación o reducción de la función hidroxilo o cetona de la posición 17 del esteroide
Presente en numerosos microorganismos destacando Absidia griseolla o Fusarium fujikuroi.
A pesar de que fueron estudiados otros microorganismos como R.stolonifer, F.lini, F.solani, tanto A.griseolla como F.fujikuroi dan como resultado un metabolito
mayoritario con el grupo hidroxilo inicial oxidado.
Figura 6. Compuestos originados de la testosterona con A.griseolla y F.fujikuroi.
LA EXTRAPOLACIÓN DE LOS RESULTADOS
OBTENIDOS EN LOS ESTUDIOS CON EL FIN DE ADAPTACIÓN EN EL
EXEMESTANO
MEJORA DE LAS LIMITACIONES DE LA
BIOCATÁLISIS CON UN MAYOR CONOCIMIENTOS
DE LOS BIOCATALIZADORES
FAVORECERÍA LA OPTIMIZACIÓN DEL
PROCESO SINTÉTICO DE ANTICANCERÍGENOS,
SINTETIZADOS EN ELEVADAS CANTIDADES
IMPORTANCIA Y AUGE DE LA BIOCATÁLISIS
COMO ALTERNATIVA A LA QUÍMICA
TRADICIONAL