Lovastatin

Compactine en lovastatine, natuurlijke producten met een krachtig remmend effect op HMG-CoA-reductase, werden ontdekt in de jaren zeventig en in klinische ontwikkeling genomen als mogelijke geneesmiddelen voor het verlagen van LDL-cholesterol .

In 1982 werden enkele kleinschalige klinische onderzoeken uitgevoerd naar lovastatine, een van polyketide afgeleid natuurlijk product geïsoleerd uit Aspergillus terreus, bij patiënten met een zeer hoog risico, waarbij dramatische verlagingen van het LDL-cholesterol werden waargenomen, met zeer weinig nadelige effecten. Nadat de aanvullende veiligheidsonderzoeken bij dieren met lovastatine geen toxiciteit aan het licht brachten van het type waarvan wordt aangenomen dat het verband houdt met compactine, werden klinische onderzoeken voortgezet.

Grootschalige onderzoeken bevestigden de effectiviteit van lovastatine. De waargenomen verdraagbaarheid bleef uitstekend en lovastatine werd in 1987 goedgekeurd door de Amerikaanse FDA. Het was de eerste statine die werd goedgekeurd door de FDA.

In 1998 plaatste de FDA een verbod op de verkoop van afgeleide voedingssupplementen. van rode gistrijst, die van nature lovastatine bevat, met het argument dat geneesmiddelen met receptplichtige geneesmiddelen goedkeuring vereisen. Rechter Dale A. Kimball van de United States District Court voor het District of Utah, verleende een motie van de fabrikant van Cholestin, Pharmanex, dat het verbod van het bureau onwettig was volgens de Dietary Supplement Health and Education Act van 1994 omdat het product op de markt werd gebracht als voedingssupplement, niet als medicijn.

Het doel is om het teveel aan cholesterol te verlagen tot een hoeveelheid die consistent is met het behoud van een normale lichaamsfunctie. Cholesterol wordt gebiosynthetiseerd in een reeks van meer dan 25 afzonderlijke enzymatische reacties die aanvankelijk drie opeenvolgende condensaties van acetyl-CoA-eenheden omvatten om de zeskoolstofverbinding 3-hydroxy-3-methylglutaryl-co-enzym A (HMG CoA) te vormen. Dit wordt gereduceerd tot mevalonaat en vervolgens omgezet in een reeks reacties op de isoprenen die bouwstenen zijn van squaleen, de directe voorloper van sterolen, die cycliseert tot lanosterol (een gemethyleerd sterol) en verder wordt gemetaboliseerd tot cholesterol. Een aantal vroege pogingen om de synthese van cholesterol te blokkeren, resulteerde in middelen die laat in de biosyntheseroute tussen lanosterol en cholesterol remden. Een belangrijke snelheidsbeperkende stap in de route bevindt zich op het niveau van het microsomale enzym dat de omzetting van HMG CoA in mevalonzuur katalyseert, en dat wordt al enkele jaren beschouwd als een belangrijk doelwit voor farmacologische interventie.

HMG CoA-reductase komt vroeg in de biosynthetische route voor en is een van de eerste toegewijde stappen op weg naar cholesterolformulering. Remming van dit enzym zou kunnen leiden tot ophoping van HMG CoA, een in water oplosbaar tussenproduct dat vervolgens gemakkelijk kan worden gemetaboliseerd tot eenvoudigere moleculen. Deze remming van reductase zou leiden tot accumulatie van lipofiele tussenproducten met een formele sterolring.

Lovastatine was de eerste specifieke remmer van HMG CoA-reductase die goedkeuring kreeg voor de behandeling van hypercholesterolemie. De eerste doorbraak in pogingen om een krachtige, specifieke, competitieve remmer van HMG CoA-reductase te vinden, vond plaats in 1976, toen Endo et al. meldde de ontdekking van mevastatine, een sterk gefunctionaliseerde schimmelmetaboliet, geïsoleerd uit culturen van Penicillium citrium.

Biosynthese bewerken

De biosynthese van lovastatine vindt plaats via een iteratieve type I polyketidesynthase (PKS) -route. De zes genen die coderen voor enzymen die essentieel zijn voor de biosynthese van lovastatine, zijn lovB, lovC, lovA, lovD, lovG en lovF. De synthese van dihydromonacoline L vereist in totaal 9-malonyl Coa. Het gaat verder in het PKS-pad totdat het (E) een hexaketide bereikt, waar het een Diels-Alder-cycloadditie ondergaat om de gefuseerde ringen te vormen. Na cyclisatie gaat het verder via de PKS-route totdat het (I) een nonaketide bereikt, dat vervolgens wordt afgegeven door LovB via de thioesterase gecodeerd door LovG. Dihydromonacoline L, (J), ondergaat vervolgens oxidatie en dehydratie via een cytochroom P450-oxygenase gecodeerd door LovA om monacoline J, (L) te verkrijgen.

Het MT-domein van lovB is actief in de omzetting van (B) naar (C) wanneer het een methylgroep van S-adenosyl-L-methionine (SAM) naar de tetraketide (C) overbrengt. Vanwege het feit dat LovB een inactief ER-domein bevat, is LovC vereist bij specifieke stappen om volledig gereduceerde producten te verkrijgen. De domeinorganisatie van LovB, LovC, LovG en LovF wordt getoond in Figuur 2. Het inactieve ER-domein van lovB wordt getoond met een ovaal en waar LovC in trans naar LovB handelt, wordt getoond met een rood kader.

In een parallelle route wordt de diketide zijketen van lovastatine gesynthetiseerd door een ander sterk reducerend type I polyketide synthase enzym gecodeerd door LovF. Ten slotte is de zijketen, 2-methylbutyraat (M), covalent gebonden aan de C-8-hydroxygroep van monacoline J (L) door een transesterase gecodeerd door LovD om lovastatine te vormen.

Totale syntheseEdit

Een groot deel van het werk bij de synthese van lovastatine werd gedaan door M. Hirama in de jaren tachtig. Hirama synthetiseerde compactine en gebruikte een van de tussenproducten om een ander pad te volgen om tot lovastatine te komen. De synthetische volgorde wordt getoond in de onderstaande schema’s. Het γ-lacton werd gesynthetiseerd met behulp van Yamada-methodologie, te beginnen met glutaminezuur. Lactonopening werd gedaan met lithiummethoxide in methanol en vervolgens silylering om een scheidbaar mengsel van het uitgangslacton en de silylether op te leveren. De silylether bij hydrogenolyse gevolgd door Collins-oxidatie leverde het aldehyde op. Stereoselectieve bereiding van (E, E) -dieen werd tot stand gebracht door toevoeging van trans-crotylfenylsulfonanion, gevolgd door blussen met Ac2O en daaropvolgende reductieve eliminatie van sulfonacetaat. Condensatie hiervan met lithiumanion van dimethylmethylfosfonaat gaf verbinding 1. Verbinding 2 werd gesynthetiseerd zoals getoond in het schema in de syntheseprocedure. Verbindingen 1 en 2 werden vervolgens gecombineerd met behulp van 1,3 eq natriumhydride in THF gevolgd door refluxen in chloorbenzeen gedurende 82 uur onder stikstof om het enon 3 te krijgen.

Er werden eenvoudige organische reacties gebruikt om lovastatine te verkrijgen, zoals weergegeven in het schema.

• Cholesterol biosynthetische route

• HMG CoA-reductasereactie

• Biosynthese met door Diels-Alder gekatalyseerde cyclisatie

• Biosynthese met algemeen specifieke acyltransferase

• Synthese van verbindingen 1 en 2

• Volledige lovastatine-synthese