L'estructura molecular i el mecanisme d'unió

L'estructura molecular única de 5 amino 1 mq li permet interactuar amb precisió amb el lloc actiu de NNMT. L'inhibidor de molècules petites té una estructura d'anell de quinolina amb un grup amino a la cinquena posició i un grup metil a la primera. Aquestes peces estructurals han d'encaixar a la butxaca catalítica de l'enzim en tres dimensions.

Després d'entrar a la cèl·lula, el pèptid de 5 amino 1 mq competeix amb el substrat natiu de l'enzim per als llocs d'unió. L'inhibidor pot ocupar el lloc actiu sense metilació perquè la bastida de quinolina s'assembla a la nicotinamida. Aquesta inhibició competitiva redueix l'eficàcia catalítica de NNMT, que afecta els nivells de metabòlits cel·lulars.Un estudi de ratolí de greix-induït per dieta va trobar que 50 mg/kg de NNMT diaris durant vuit setmanes van reduir la seva activitat en el teixit adipós blanc en un 60%. Aquest gran descens es va relacionar amb un augment de 2,3 vegades dels nivells de NAD +, demostrant l'ús molecular del compost.

Selectivitat i cinètica enzimàtica

Aquest inhibidor de la NNMT és diferent dels moduladors metabòlics d'-espectre més ampli pel fet de ser selectiu.

El sistema enzimàtic NNMT i la regulació metabòlica

Els grups metil SAM es transfereixen a la nicotinamida per l'enzim NNMT. Això produeix S-adenosilhomocisteïna i 1-metilnicotinamida. Aquest procés bàsic afecta el metabolisme cel·lular canviant la disponibilitat i la metilació de NAD+. El sobrepès o la disfunció metabòlica augmenta l'expressió de NNMT als òrgans metabòlics. Les piscines de NAD+ es redueixen i el metabolisme energètic empitjora.

Molts processos aigües avall depenen de la funció de l'enzim. El consum de SAM modifica el potencial de metilació, que afecta l'epigenètica, les proteïnes i la degradació del greix. La funció de la sirtuïna, la biogènesi mitocondrial i el metabolisme oxidatiu pateixen un augment de la metilació de la nicotinamida, que redueix el NAD+. NNMT és un objectiu metabòlic prometedor ja que aquests efectes estan connectats.Els experts noten alteracions metabòliques quan infonen el pèptid 5 amino 1mq en sistemes experimentals. A mesura que la nicotinamida es manté sense canvis, els nivells de NAD + augmenten. Els enzims de sirtuïna, especialment SIRT1, funcionen millor amb cofactors addicionals. Això desencadena una cascada d'esdeveniments que milloren el rendiment mitocondrial, l'oxidació d'àcids grassos i l'expressió gènica, fent que el consum d'energia sigui més essencial que l'emmagatzematge.

Balanç energètic i funció mitocondrial

Els mitocondris produeixen ATP mitjançant la fosforilació oxidativa, regeixen la generació de ROS i regulen la comunicació cel·lular. NNMT altera la disponibilitat de NAD + i les vies de senyalització per regular l'activitat mitocondrial. Menys NAD+ redueix la cadena de transport d'electrons mitocondrials i l'eficiència del control de qualitat.

La investigació que utilitza l'inhibidor NNMT ha demostrat alteracions significatives dels paràmetres mitocondrials en nombrosos teixits. La teràpia va restaurar el potencial de la membrana mitocondrial en el teixit muscular envellit, amb les mesures deltaΨm augmentant un 35% en comparació amb els controls de la mateixa edat. Aquest augment del potencial de membrana manté el gradient de protons i millora la producció d'ATP.El compost afecta la biogènesi mitocondrial. L'activació de la via transcripcional PGC-1 /NRF1/TFAM condueix a una major producció de proteïnes mitocondrials codificades per nuclear i a la replicació de l'ADN. Les cèl·lules tenen més mitocondris i millor capacitat oxidativa a causa dels canvis moleculars. La microscòpia electrònica va demostrar que les xarxes mitocondrials musculars dels animals tractats havien augmentat.

Això va ajudar els animals a perdre greix i pes.

Implicacions per a la investigació de la síndrome metabòlica

Un grup de condicions anomenades síndrome metabòlica inclou l'obesitat central, la resistència a la insulina, la dislipèmia i la pressió arterial alta.La síndrome afecta milions de persones a tot el món i augmenta enormement les possibilitats de patir problemes de salut importants. La NNMT s'ha convertit en una possible diana terapèutica perquè la seva activitat està lligada a la gravetat de la síndrome, i el seu bloqueig afecta moltes característiques patològiques alhora.Quan es va utilitzar l'inhibidor NNMT en models preclínics de síndrome metabòlica, totes les parts de la síndrome van millorar. A més de perdre pes i fer que la insulina funcioni millor, els nivells de lípids van tornar a la normalitat, amb un augment del colesterol HDL i una baixada dels triglicèrids. Els marcadors inflamatoris com la interleucina-6 (IL{-6) i el factor de necrosi tumoral-alfa (TNF-) van baixar un 53% i un 47%, respectivament, mostrant menys inflamació a tot el cos. A partir d'aquestes millores àmplies, sembla que la inhibició de NNMT s'adreça a la desregulació metabòlica subjacent en lloc de símptomes específics.

Els valors d'IC50 en el rang micromolar baix indiquen una acció inhibidora considerable en els estudis reportats. La inhibició competitiva es mostra en experiments cinètics que alteren els nivells d'inhibidor i de substrat. Això demostra que el fàrmac s'uneix a prop del substrat.

Assajos funcionals basats en cèl·lules{0}

Les proves d'enzims purificats indiquen activitat bioquímica, mentre que les tècniques basades en cèl·lules-revelen com funcionen els productes químics en els éssers vius. Els adipòcits, els hepatòcits i els miòcits cultivats ajuden a estudiar els efectes metabòlics. Quan aquestes cèl·lules s'inhibeixen es produeixen canvis metabòlics mesurables.Els científics proporcionen dosis d'inhibidors variades a les cèl·lules en creixement i controlen molts paràmetres. Els nivells de NAD+ i 1-MNA indiquen activitat NNMT a les cèl·lules vives. El cribratge metabolòmic avalua els canvis en els metabòlits cel·lulars, que indiquen modificacions futures de la via. La seqüenciació quantitativa de PCR o ARN pot identificar respostes transcripcionals a la inhibició de NNMT. Els assajos metabòlics funcionals avaluen la respiració cel·lular mitjançant Seahorse o tecnologies comparables. Les mesures en temps real mostren la quantitat d'oxigen que s'utilitza i la rapidesa amb què l'espai extracel·lular es torna àcid.

Estudis de Biologia Estructural i Docking Molecular

Els ordinadors avançats poden predir com els compostos diminuts interactuaran amb els objectius enzimàtics per ajudar els procediments experimentals. Les simulacions d'acoblament molecular determinen la posició de l'inhibidor a l'estructura tridimensional de NNMT, les energies d'unió i els punts de contacte clau. Aquests experiments demostren la selecció d'inhibidors a nivell-atòmic.

Les estructures cristal·lines de NNMT amb substrats o inhibidors mostren la seva arquitectura de lloc actiu. La butxaca catalítica uneix nicotinamida i SAM. La butxaca de nicotinamida rep la bastida de 5 amino 1mq mitjançant modelatge molecular. Els enllaços d'hidrogen es formen entre els residus del lloc actiu conservats i els grups amino. La fissura hidrofòbica del grup metil ajuda a la unió de van der Waals. Aquestes troballes estructurals expliquen com el compost bloqueja la competència i prediu les relacions entre l'estructura-activitat. Els canvis al nucli de la quinolina o al patró de substitució poden afectar l'efectivitat amb què s'uneix i a quines molècules s'uneix en funció de la forma del lloc actiu. Les previsions per ordinador ajuden els químics medicinals a crear els majors inhibidors per al futur.

Anàlisi comparativa amb altres moduladors metabòlics

En el context de les eines de recerca metabòlica, els inhibidors de NNMT són beneficiosos.

Afegir fonts de NAD+ com NNN o NR o activar les sirtuïnes pot modificar la manera com el cos utilitza NAD+. Els avantatges i els inconvenients varien segons el mètode.

L'augment dels precursors de NAD+ augmenten els nivells cel·lulars augmentant els substrats de síntesi de NAD+. Diversos models indiquen que aquesta estratègia funciona. En canvi, la supressió de NNMT impedeix que la metilació absorbeixi NAD+. La suplementació podria augmentar les reserves cel·lulars i la inhibició podria mantenir els nivells de NAD+. Els estudis comparatius suggereixen que la inhibició de la NNMT pot beneficiar l'obesitat i la síndrome metabòlica, on l'activitat enzimàtica redueix els nivells de NAD +. Com que la NNMT s'expressa de manera variable en diversos teixits, la inhibició afecta en gran mesura a les regions metabòliques on s'expressa fortament. Això pot reduir-efectes fora de l'objectiu en comparació amb l'augment-de NAD+ a tot el cos. Recerca utilitzant5 amino 1mqinjecció de pèptidsi altres intervencions mostren que la modulació de la via NNMT és única.