ES2217420T3 - 2-ciclopenten-1-ona como industor de hsp70. - Google Patents
2-ciclopenten-1-ona como industor de hsp70.Info
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Abstract
LA INVENCION SE REFIERE A LA 2 - CICLOPENTEN - 1 - ONA COMO INDUCTORA DE LA PROTEINA DEL CHOQUE TERMICO HSP70, POR ACTIVACION DEL FACTOR DE TRANSCRIPCION DEL CHOQUE TERMICO FCT, Y LA INDUCCION SELECTIVA DE LA TRANSCRIPCION Y TRADUCCION DEL FCT EN CELULAS HUMANAS. EN PARTICULAR, DADO QUE SE HABIA DEMOSTRADO PREVIAMENTE UN PAPEL CITOPROTECTOR DE LA PROTEINA HSP70 DURANTE LA INFECCION VIRAL, LA INVENCION SE REFIERE A LA 2 - CICLOPENTEN - 1 - ONA Y A SUS DERIVADOS FARMACEUTICAMENTE ACEPTABLES COMO INDUCTORES DE LA HSP70 CON ACTIVIDAD ANTIVIRAL. EL TRATAMIENTO CON 2 - CICLOPENTEN - 1 - ONA Y SUS DERIVADOS FARMACEUTICAMENTE ACEPTABLES PROVOCA UNA REDUCCION DEPENDIENTE DE LA DOSIS DEL RENDIMIENTO DEL VIRUS INFECCIOSO DURANTE LA INFECCION CON EL VIRUS DE LA ESTOMATITIS VESICULAR. EL BLOQUEO DE LA REPLICACION VIRICA SE DEBE A LA INHIBICION DE LA SINTESIS DE LA PROTEINA VIRAL, ASOCIADA A LA SINTESIS DE LA HSP70.
Description
2-ciclopenten-1-ona
como inductor de HSP70.
La presente invención se refiere a
2-ciclopenten-1-ona
como inductor de HSP70. En particular la invención se refiere a
2-ciclopenten-1-ona
como inductor de HSP70 con actividad antiviral.
Como es sabido las prostaglandinas (PG) son una
clase de ácidos grasos cíclicos de 20 átomos de carbono que son
sintetizados por diversas clases de células eucarióticas en
respuesta a estímulos externos y desempeñan un papel importante en
la respuesta fisiológica a la proliferación celular y a la
diferenciación. Desde su descubrimiento, han demostrado que
funcionan como hormonas microambientales y como mediadores de
señales intracelulares y que controlan un gran número de procesos
fisiológicos y patológicos, incluyendo la proliferación celular y la
diferenciación, la respuesta inmune, la citoprotección y la
respuesta febril.
En particular, las PG de los tipos A y J, que
poseen una estructura ciclopentenoica, son fuertes inhibidores de la
replicación de los virus ("Stress Proteins: Induction and
Function". Schlesinger MJ. Garaci E., Santoro M.G. ed
Springer-Verlag. Heildeberg-Berlín,
27-44, 1990).
Las proteínas del estrés, también denominadas
proteínas del choque térmico (abreviadamente HSP, por las iniciales
de la expresión inglesa Heat Shock Proteins)(Proc. Natl. Acad.
Sci. USA 86. 8407-8411, 1989) son una familia de
polipéptidos sintetizados por células eucarióticas y procarióticas
en respuesta al choque térmico u otras clases de tensiones
ambiaentales. Las HSP están codificadas por un grupo subcelular de
genes, identificados con el nombre genes del estrés.
La función citoprotectora de las proteínas del
estrés se ha descrito en numerosas patologías, incluyendo la
isquemia (M.S. Marber et al., J. Clin. Invest. 93, March 1994,
1087-1094).
Los autores han demostrado que ciertas
protaglandinas ciclopentenoicas (PGA y PGJ) inducen la síntesis de
de la proteína de choque térmico HSP70 en células humanas a través
de la activación de factor de transcripción del choque (HSF) (C.
Amici et al., Proc. Natl. Sci. USA vol. 89,
6227-6231, 7, 1992).
También se sabe que, en la patogénesis de la
infección viral, las proteínas del estrés HSP interfieren a diversos
niveles con la replicación de los virus, y en particular se ha
caracterizado una función citoprotectora de las HSP70 en algunos
modelos experimentales de infección aguda (M.G. Mantoro
Experientia Vol. 50, 1039-1047, 1994). La
posibilidad de activar selectivamente ciertos genes de "choque
térmico" (abreviadamente hs por la expresión inglesa
heat shock)y manipular la ventaja del hospedante en la
respuesta del estrés celular se ha sugerido por recientes estudios
que demuestran que las protaglandinas son capaces de inducir la
síntesis de HSP70 en situaciones sin estrés y proteger a la célula
hospedante durante la infección por el virus (M.G. Santoro,
Experientia, Vol 50, 1039-1047, 1994).
Los autores han demostrado recientemente que la
inducción de la síntesis de HSP70 es uno de los mecanismos
moleculares empleados por las prostaglandinas ciclopentenoicas para
provocar un bloqueo selectivo y reversible de la síntesis de
proteínas en modelos de infección virus de RNA monocatenarios
negativamente polarizados (C. Amici et al., J. Virol. 68,
6890-6899, 1994).
En Biol. Pharm. Bull. 18(12)
1784-1786 (1985), se describe la actividad
citoprotectora de grupos funcionales aislados de varias lactonas
sesquiterpénicas. Entre otras se ensayó la
2-ciclopenten-1-ona
para comprobar su capacidad de impedir la formación de lesiones
gástricas inducidas por agentes necrosantes tales como EtOH.
En Antiviral Research 26 (1955)
83-96 se describe la actividad antiviral de las
prostaglandinas y se formula la hipótesis de un mecanismo de acción
que correlaciona la inhibición de la RNA-polimerasa
del virus de la estomatis vesicular (abreviadamente VSV por sus
iniciales en inglés Vesicular Stomatitis Virus) in vitro por
prostaglandinas de diferentes estructuras que inhiben la replicación
en células infestadas.
Se ha descubierto ahora que la
2-ciclopenten-1-ona,
cuya estructura constituye el núcleo central de PGA y PGJ, ha
demostrado tener una actividad que es análoga a la de PGA y PGJ, es
decir, es capaz de inducir la síntesis de la proteína HSP70, aun
cuando no contenga la función ácido y las cadenas laterales
alifáticas correspondientes. Por tanto, parece que las cadenas
laterales, que están presentes en PGA y PGJ, con sus sustituyentes y
dobles enlaces, en particular la función ácido, que implica la
naturaleza de ácido graso de la prostaglandina, pueden eliminarse
sin modificar sustancialmente la actividad específica descrita
anteriormente.
De acuerdo con la presente invención se usa
2-ciclopenten-1-ona
en la fabricación de un medicamento que tiene actividad antiviral
induciendo la síntesis de HSP70.
Preferentemente la
2-ciclopenten-1-ona
se usa en concentraciones que varían entre 100 y 500 \muM.
En particular la actividad antiviral es contra
virus de RNA monocatenarios negativamente polarizados y virus de
DNA. Otros aspectos de la invención serán evidentes de la siguiente
descripción detallada de la invención.
La Figura 1AI muestra la cinética de activación
de HSF (factor de choque térmico) por la
2-ciclopenten-1-ona.
Extractos celulares completos se sometieron a EMSA.
La figura 1AII muestra la cinética de activación
de HSF (factor de choque térmico) por la
2-ciclopenten-1-ona.
Los complejos HSF-HSE se cuantificaron con un
dispositivo formador de imagen fosforescente dinámico molecular
(abreviadamente MDP por sus iniciales en inglés Molecular Dynamics
PhosphorImager).
La figura 1BI muestra las velocidades de
transcripción medidas por un ensayo de seguimiento de la actividad
nuclear. Después de la hibridación, los filtros se visualizaron
auto-radiografía.
La Figura 1BII muestra las velocidades de
transcripción medidas por un ensayo de seguimiento de la actividad
nuclear. Después de la hibridación, la radiactividad se cuantificó
por análisis MDP.
La Figura 1C1 muestra el efecto de la
2-ciclopenten-1-ona
sobre la síntesis de proteínas por
auto-radiografía.
La figura 1CII muestra el efecto de la
2-ciclopenten-1-ona
sobre la síntesis de proteínas. La síntesis de HPS70 se determinó
por análisis densitométrico de auto-radiogramas.
La Figura 2A muestra el efecto de la
2-ciclopenten-1-ona
sobre la replicación del VSV. Se muestran los títulos de VSV.
La Figura 2BI muestra el efecto de la
2-ciclopenten-1-ona
sobre la síntesis de proteínas VSV. Se muestran las células no
infectadas.
La Figura 2BII muestra el efecto de la
2-ciclopenten-1-ona
sobre la síntesis de proteínas VSV. Se muestran las células
infectadas. La HSP70 se indica por una flecha.
La
2-ciclopenten-1-ona
es un producto conocido que puede sintetizarse de acuerdo con el
procedimiento descrito en Beilstein (Daene, Eder. A. 539 [1939]
207,211).
De acuerdo con el presente invento la
2-ciclopenten-1-ona
preferiblemente en una concentración que varía entre 100 y 500
\muM puede activar el factor de transcripción HSF e inducir
selectivamente la transcripción y traducción del gen HSP70. En
particular los ensayos de inducción se han realizado en células
eritroleucémicas humanas (células K562), como se muestra en la
Figura 1.
La síntesis de HSP70 se detectó también en otros
tipos de células humanas (Hep-2, HeLa) y en células
epiteliales de mono (células MA104) (Fig. 2) tratadas con
2-ciclopenten-1-ona.
Además se encuentra que la inducción de la síntesis de HSP70 está
asociada con una alta actividad antiviral. De hecho, en las células
MA104 infectadas con el virus de la estomatitis vesicular (VSV)
(1-10 ufp/célula) el tratamiento con
2-ciclopenten-1-ona
comenzado 1 hora después de la infección, causa una reducción
dependiente de la dosis en la producción de partículas infecciosas
virales (Fig. 2A). Como en el caso de otros inductores de HSP70, el
bloqueo en la replicación del virus es causado por la inhibición
selectiva de la síntesis de proteínas virales asociadas a la
síntesis de la proteína HSP70 (Fig. 2B).
Estos resultados confirman la actividad antiviral
de la
2-ciclopenten-1-ona
como inductor de HSP70 y muestran la posibilidad de usar
2-ciclopenten-1-ona
para inducir la síntesis de HSP70 e inhibir la replicación
viral.
Basándose en estos resultados es posible usar la
2-ciclopenten-1-ona
como sustancia activa para producir un medicamento, en particular un
medicamento que tiene actividad antiviral contra virus de RNA de
cadena negativa y virus de DNA, sensibles a la actividad antiviral
de las protaglandinas ciclopentenoicas.
Es una ventaja de la invención disponer de un
producto con acción antiviral a bajo costo debido a su síntesis y un
nuevo mecanismo de acción antiviral diferente del de los fármacos
antivirales en uso.
Se facilitan los siguientes Ejemplos para
ilustrar la invención. En ningún caso deben considerarse limitativos
del alcance de la invención propiamente dicha.
Los reactivos usados en los ejemplos, incluyendo
la
2-ciclopenten-1-ona
eran productor de Sigma Aldrich. Los isótopos ^{32}P y ^{35}S
eran productos de AMERSHAM. El suero de ternera fetal y los medios
de cultivo celulares fueron producidos por GIBCO.
Se evaluaron el efecto del tratamiento con
2-ciclopenten-1-ona
sobre la activación de HSF, sobre la transcripción del gen del
choque térmico y sobre la síntesis de las proteínas en células K562
con los métodos descritos más adelante y mostrados en la Figura
1.
Las células se prepararon de acuerdo con el
método descrito en C. Amici et al. Cancer Research 55,
4452-4457, 1995.
Extractos celulares completos, preparados en
diferentes momentos después del tratamiento con 500 \mum de
2-ciclopenten-1-ona
en etanol o después de 3 horas de choque térmico(45ºC
durante 20 minutos) se sometieron al ensayo de desplazamiento de la
movilidad electroforética (abreviadamente EMSA por su expresión
inglesa Electrophoretic Mobility Shift Assay) (Figura
1AI), como se describe en C. Amici et al. Cancer Research 55,
4452-4457, 1995. Se indican las posiciones de
HSF, CHBA (actividad constitutiva del HSF-DNA) y NS
(interacción no específica proteínas-DNA). Los
niveles de actividad de fijación del DNA al HSF en células tratadas
con
2-ciclopenten-1-ona
se cuantificaron en un dispositivo fosforescente dinámico molecular
(MDP) (Figura 1AII). Los valores de HSF se normalizaron al nivel de
la actividad de unión del DNA al HSF a las 9 horas después del
tratamiento, a la que se dio un valor de 100%.
Los resultados muestran que la
2-ciclopenten-1-ona
es capaz de activar el HSF, La activación se prolonga durante las 24
horas siguientes, con un máximo a las 9 horas desde el comienzo del
tratamiento.
Las velocidades de transcripción se midieron por
el ensayo de seguimiento de la actividad nuclear
(Nuclear Run-on Assay) (C. Amici et al., Cancer Research 55. 4452-4457. 1995). El RNA marcado con ^{32}P se hibridó con filtros de nitrocelulosa que contenían plásmidos para los siguientes genes humanos:hsp70 (pH 2,3; B.Wu et al., Mol. Cell. Biol. 5.330 (1985)); grp78/BiP (proteína 78 regulada por glucosa) pHG 23, 1; C. Amici et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (89. 6227, 1992); hsc70 (supuesto gen de choque térmico 70) (pHA 7,6; C. Amici et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 6227, 1992); HO (hemo-oxigenasa) (clon HO 2/10; A. Rossi y M.G. Santoro, Biochem. J., 308, 455, 1955); GAPDH (gliceraldehído-fosfato-deshidrogenasa de ratas) (GAPDH, 14000 pb, Pst1, A. Rossi y M.G. Santoro, Biochem. J., 308, 455, 1955). El plásmido vector (Bluescript) se usó como control de hibridación no específico. Después de la hibridación, los filtros se visualizaron por auto-radiografía (Figura 1BI) y la radiactividad se cuantificó por análisis MDP (Figura 1BII). Los valores se expresaron en unidades arbitrarias obtenidas comparando las velocidades de transcripción con los niveles de control. Los resultados muestran que la 2-ciclopenten-1-ona es capaz de activar selectivamente la transcripción del gen hsp70. La transcripción se prolonga a altos niveles durante al menos 9 horas desde el comienzo del tratamiento.
(Nuclear Run-on Assay) (C. Amici et al., Cancer Research 55. 4452-4457. 1995). El RNA marcado con ^{32}P se hibridó con filtros de nitrocelulosa que contenían plásmidos para los siguientes genes humanos:hsp70 (pH 2,3; B.Wu et al., Mol. Cell. Biol. 5.330 (1985)); grp78/BiP (proteína 78 regulada por glucosa) pHG 23, 1; C. Amici et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (89. 6227, 1992); hsc70 (supuesto gen de choque térmico 70) (pHA 7,6; C. Amici et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89, 6227, 1992); HO (hemo-oxigenasa) (clon HO 2/10; A. Rossi y M.G. Santoro, Biochem. J., 308, 455, 1955); GAPDH (gliceraldehído-fosfato-deshidrogenasa de ratas) (GAPDH, 14000 pb, Pst1, A. Rossi y M.G. Santoro, Biochem. J., 308, 455, 1955). El plásmido vector (Bluescript) se usó como control de hibridación no específico. Después de la hibridación, los filtros se visualizaron por auto-radiografía (Figura 1BI) y la radiactividad se cuantificó por análisis MDP (Figura 1BII). Los valores se expresaron en unidades arbitrarias obtenidas comparando las velocidades de transcripción con los niveles de control. Los resultados muestran que la 2-ciclopenten-1-ona es capaz de activar selectivamente la transcripción del gen hsp70. La transcripción se prolonga a altos niveles durante al menos 9 horas desde el comienzo del tratamiento.
Se analizaron cantidades iguales de proteína
procedentes de células K562 marcadas con metionina
[^{35}S](10\muCi/10^{6} células. Pulso de 1 hora) a diferentes
momentos después del tratamiento con 500 \muM de
2-ciclopenten-1-ona
en geles de SDS al 10%/PAGE y se trataron por
auto-radiografía (Figura 1CI). La síntesis de Hsp70
(?) se determinó por análisis densitométrico de los
auto-radiogramas (Figura 1CII). La síntesis de
proteínas totales (?) se determinó como la incorporación de
metionina marcada con [^{35}S] en el material insoluble en TCA
(ácido tricloroacético)(C. Amici et al., Exp. Cell. Res. 207.
230-234, 1993).
Los resultados muestran que la
2-ciclopenten-1-ona
es capaz de estimular selectivamente la síntesis de la proteína
HSP70 en concentraciones que no inhiben la síntesis de
proteínas.
Se evaluó el efecto de
2-ciclopenten-1-ona
sobre la replicación del virus de la estomatitis vesicular (VSV) y
sobre la síntesis de la proteína HSP70 como se describe en lo que
sigue y se ilustra en la Figura 3.
Monocapas confluentes de células de riñón de mono
MA104, crecidas en medio RMPI-1640 suplementado con
suero de ternera fetal (FCS) al 5% y antibióticos se infectaron con
VSV (serotipo Indiana, Orsay; 1 ufp/célula). Después de 1 hora a
37ºC el inóculo viral se separó y las células se mantuvieron a 37ºC
en medio RPMI-1640 que contenía 25 de FCS y
diferentes concentraciones de
2-ciclopenten-1-ona
en etanol o diluyente de control. Se determinaron los títulos de VSV
24 horas después de la infección (p.i.)mediante el ensayo del efecto
citopático al 50% (CPE 50%) como se describen F. Pica et al.,
Antiviral Res., vol. 20, 193, 1993 y se ilustra en la Figura
2A.
Se trataron células MA104 no infectadas (U) o
infectadas con VSV (VSV) con 250 \muM (pistas 2 y 5) y 500 \muM
de
2-ciclopenten-1-ona
(pistas 3 y 6) o con el diluyente de control (pistas 1 y
4)poco después de la infección con VSV y se marcaron con
metionina marcada con [^{35}S] (8\muCi/2x10^{5}células, pulsos
de 1 hora,a partir de 5 horas, p.i.).Se analizaron cantidades
iguales de proteína sobre gel de SDS al 10%/
PAGE y se trataron por auto-radiografía. La posición de hsp70 identificada por análisis de transferencia Western usando anticuerpos anti-hsp70 humanos se indica por la flecha. Se indican las proteínas L, G, N, NS y M de VSV. La 2-ciclopenten-1-ona a concentraciones que varían entre 100 y 500 \muM inhibe la producción de viriones infecciosos de VSV desde 10 a más 1000 veces con respecto al control, en las condiciones indicadas, La inhibición está mediada por un bloqueo selectivo de la síntesis de proteínas virales combinado con la inducción de HSP70.
PAGE y se trataron por auto-radiografía. La posición de hsp70 identificada por análisis de transferencia Western usando anticuerpos anti-hsp70 humanos se indica por la flecha. Se indican las proteínas L, G, N, NS y M de VSV. La 2-ciclopenten-1-ona a concentraciones que varían entre 100 y 500 \muM inhibe la producción de viriones infecciosos de VSV desde 10 a más 1000 veces con respecto al control, en las condiciones indicadas, La inhibición está mediada por un bloqueo selectivo de la síntesis de proteínas virales combinado con la inducción de HSP70.
Claims (3)
1. Uso de
2-ciclopenten-1-ona
en la fabricación de un medicamento que tiene actividad antiviral
para inducir la síntesis de la proteína de choque térmico HSP70.
2. Un uso de acuerdo con la reivindicación 1, en
el que la
2-ciclopenten-1-ona
es para ser usada a concentraciones entre 100 y 500\muM.
3. Un uso de acuerdo con la reivindicación 1 o la
reivindicación 2, en el que la actividad antiviral es contra virus
de RNA monocatenarios negativamente polarizados y virus de DNA.
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