Antibiotici sulfamidici, chinoloni e beta-lattami

BACITRACINA

La Bacitracina è un antibiotico di origine naturale costituito da amminoacidi. È un ciclopeptide che risulta essere molto tossico per l'essere umano. L'unica applicazione della Bacitracina è nel mangime degli animali per limitare la produzione di metanolo nel rumine.

MECCANISMO D'AZIONE

Che cosa fa la Bacitracina? Impedisce il legame del nucleotide di park al bactoprenolo. Infatti, come abbiamo già visto nel secondo step della biosintesi del petidoglicano, consisteva nell'aggancio del nucleotide di park sul fosfolipide di membrana. La Bacitracina è responsabile proprio dell'inibizione di questa fase poiché inibisce la defosforilazione del trasportatore lipidico legandosi al bactoprenolo-difosfato.

SPETTRO D'AZIONE

La Bacitracina è attiva solo sui Gram + ed è stata isolata da colture di Bacillus Licheniformis. Esistono varietà di Bacitracina, la più importante è la Bacitracina A.

FARMACOCINETICA

Non disponibile.

è assorbita per via orale perché la Bacitracina è una molecola di origine peptidica. Viene somministrata per via parenterale. Ma come abbiamo detto è troppo tossica per essere utilizzata in terapia. Il suo impiego è solo topico o nei mangimi degli animali.

ANTIBIOTICI ATTIVI SULLA 3° TAPPA DELLA SINTESI DEL PEPTIDOGLICANO

VANCOMICINA, RISTOCETINA E TEICOPLANINA

Sono molecole di origine naturale, prodotte da colture di microorganismi come la Vancomicina.

MECCANISMO D'AZIONE

La Vancomicina, come la Ristocetina, si legano al nucleotide di park in corrispondenza dell'estremità D-Alanina D-alanina nel momento in cui il nucleotide di park è ancora legato al Bactoprenolo, quindi al fosfolipide di membrana, impedendo così l'azione della Transpeptidasi, perché legandosi all'estremità D-alanina D-alanina che rientra nella porzione del substrato della Transpeptidasi il legame con l'antibiotico rende.

irriconoscibile il substrato alla transpeptidasi. La Ristocetina non è più utilizzata perché, molto tossica nel momento in cui provoca agglutinamento di placchette e coagulazione sanguigna. Un analogo alla Vancomicina è la Teicoplanina, sono state isolate diverse isoforme di quest'ultima che si differenzia solo per la diversa posizione del metile nella struttura. Abbiamo trattato di antibiotici che vengono impiegati come inibitori della sintesi della parete cellulare e che agiscono su diverse vie biosintetiche rispetto agli antibiotici β-lattamici che sono il grosso dei farmaci utilizzati come inibitori della parete batterica e che vedremo con le Penicilline. ANTIBIOTICI β-LATTAMICI Questa classe di farmaci che comprende le Penicilline prende il nome di β-lattame per la loro struttura chimica che accomuna tutti questi antibiotici, ovvero un ammide ciclica in cui l'anello è formato da 4 termini, il suo nome sistemico è.

Perciò azetidione. Come funzionano questi antibiotici? Innanzitutto questi inibitori devono essere riconosciuti dai loro bersagli che è la Transpeptidasi. Il più classico tipo di inibizione è quello che prevede elevato grado di similitudine strutturale tra il substrato naturale composto da tre aminoacidi Lisina, D-alanina D-alanina che vengono riconosciuti dalla transpeptidasi e il farmaco che deve somigliare strutturalmente al substrato. Questa similitudine deve essere soprattutto spaziale, perché le molecole hanno una loro conformazione spaziale e a seconda di come sono orientati i gruppi farmacoforici essi possono interagire con i recettori. Il meccanismo con cui si verifica l'inibizione della transpeptidasi è un'acilazione. Quando l'OH della Serina va ad attaccare il carbonio carbonilico della quarta D-alanina è un'acilazione, perché quell'O della serina resta immischiato con il legame con un C-O e la

Stessa cosa la deve fare l'inibitore, deve acilare l'OH della serina che si trova nel sito catalitico della transpeptidasi. L'acilazione deve essere stabile, ovvero diversamente da quello che fa il substrato naturale che a catalisi terminata esce dal sito catalitico, l'inibitore invece deve restare nel sito più tempo perché così l'enzima non sarà disponibile per effettuare il suo ruolo biologico e quindi non verrà sintetizzato il peptidoglicano e la barriera che costituisce la parete cellulare non è più stabile e la cellula va incontro a lisi provocando la morte del batterio. Quello che è stato però visto è che vengono attivati degli enzimi detti lisine che sono enzimi batterici predisposti a rompere la cellula batterica. Le lisine sono normalmente mantenute inattive da un inibitore e attivate durante la divisione cellulare, quando invece la cellula batterica viene esposta all'azione dei.

β-lattami fanno perdere alle lisine l'inibitore e quindi si attivano e provvede ad effettuare una lisi della parete batterica.

REQUISITI PER L'INIBITORE

Requisiti:

• RICONOSCIMENTO: L'inibitore deve essere riconosciuto dalla transpeptidasi, deve somigliare al substrato. Ci deve essere similitudine strutturale tra il substrato naturale e l'inibitore. Se andiamo a confrontare il substrato naturale composto da D-alanina D-alanina a una struttura inibitoria β-lattamica in questo caso una penicillina si nota la similitudine. Fondamentale è il CO-OH dell'ultima D-alanina che forma un'interazione ionica con arginina presente all'interno della tasca della transpeptidasi. L'interazione ionica che si instaura tra farmaco e il bersaglio è l'interazione più forte ed è normalmente la prima tra tutte le interazioni che si viene a stabilire proprio perché ha una forza maggiore rispetto agli altri legami. Quindi il

CO-OH della D-alanina in posizione 5 è fondamentale per l'affinità all'enzima e infatti è riprodotto dai β-lattami. Il gruppo metilico terminale della D-alanina è presente anche nella penicillina (2metili) ed è importante l'orientamento per far avvenire il riconoscimento. Poi abbiamo l'NH del quinto aminoacido della quinta D-alanina e l'NH-CO sono riprodotti anche all'interno della struttura del farmaco e abbiamo un altro NH-CO che mima l'NH della quarta D-alanina e CO della lisina. Quindi dobbiamo immaginare nello spazio tutti questi gruppi che sono farmacoforici e che sono riprodotti dal farmaco. Quindi i β-lattami possono inibire la transpeptidasi proprio perché ha un elevato grado di similitudini strutturali con il substrato endogeno.

PROPRIETA' ACILANTI:

L'INIBITORE DEVE ESSERE UN AGENTE ACILANTE EFFICACE PER LA SERINA CATALITICA DELLA TRANSPEPTIDASI

L'enzima deve essere acilato.

Trp-OH sarebbe transpeptidasi e OH perché il residuo amminoacidico della transpeptidasi coinvolto nell'acilazione che viene acilato dal substrato endogeno è la serina che è un aminoacido dotato di una catena laterale CH2-OH, quindi questa sigla vi fa capire che stiamo parlando della catena laterale dalla serina della transpeptidasi e si trova nella forma deprotonata come O-. L'ossigeno deprotonato è in grado di effettuare un attacco nucleofilo sul carbonio carbonilico delta +. Questo attacco porta ad un movimento elettronico sull'O e si passerà per l'intermedio tetraedrico transitorio (dove il C-O può essere il C-O del quarto residuo D-alanina che acila l'enzima, perché quello che l'enzima fa è rompere questo legame liberare il quinto residuo di D-alanina e poi presentare il C-O alla glicina che si troverà nel sito accettore) perché l'O forma nuovamente il doppio legame.fuoriesce L'azoto. L'enzima è rimasto acilato dal carbonile, mentre la D-alanina viene allontanata. L'enzima proseguirà, presenterà la glicina a questo residuo acilico, e l'NH2 della glicina effettuerà un attacco nucleofilo sul carbonile liberando il sito catalitico dell'enzima mentre si sarà formato il legame crociato tra le due catene di peptidoglicano. Una parentesi sulla chimica dell'acilazione: quando consideriamo un ammide, un gruppo che presenta una funzione -NH-C=O come funzione acilante dobbiamo fare una precisazione, perché in realtà l'ammide è un pessimo acilante. Perché l'ammide è un pessimo acilante? Perché la reazione di acilazione è spinta dall'attacco nucleofilo sul C delta+, quindi quanto più è delta+ il C tanto più l'attacco nucleofilo procederà velocemente, diversamente quando il C per diversi.motivi è meno δ+ tutto questo step di accoppiamento viene rallentato. Nelle ammidi infatti accade ciò perché il C-O è poco δ+ a causa dellarisonanza con il doppietto di non legame dell'N. Questo doppietto può essere messo in compartecipazione al legame C-N e si ha la tautomeria per la quale questo C in questa forma tautomerica non è per niente δ+ perché ha un doppio legame e quindi non è sufficientemente elevata da favorire l'attacco nucleofilo ad esempio dall'OH della serina della transpeptidasi. Tuttavia affinché questa forma tatutomerica sia significativamente presente all'equilibrio è importante che il doppietto di non legame dell'N che va a formare questo legame di risonanza deve essere parallelo agli elettroni π del C e dell'O, quindi quando questo doppietto di non legame del N si trova su orbitali p paralleli al C e O allora si ha la giusta conformazione per potermettere in compartecipazione il doppietto di non legame dell'N con il C. Quando questo doppietto di non legame si trova su un orbitale p non più in parallelo agli orbitali p del C e del O, questa delocalizzazione è complicata per problemi di simmetria. Ci sono delle strutture chimiche per le quali questo doppietto di non legame dell'N si trova su un orbitale p che non è parallelo agli orbitali p dell'O e del C, quando questo si verifica significa che la forma tautomericain cui l'N fa un doppio legame con il C è poco rappresentativa all'equilibrio per problemi di simmetria. Quando questa forma tautomericain cui il C ha un doppio legame con l'N è poco presente il C carbonilico è particolarmente delta+ e quindi diventa un ottimo acilante. Per rendere il farmaco un ottimo acilante perché abbiamo detto che l'acilazione è un requisito fondamentale per progettare inibitori della transpetidasi, devofare in modo che l'N presenti il doppietto di non legame non parallelo agli elettroni p del C e dell'O e quindi per fare ciò li chiudo in un ciclo e questo è quello viene fatto nei β-lattame. La funzione ammidica che subisce l'attacco nucleofilo da parte di un amminoacido per formare il legame peptidico è chiamata gruppo amminico.