aula16 Inibidores da ECA

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INIBIDORES DA ENZIMA CONVERSORA 
DE ANGIOTENSINA (ECA) 
REDSHAW, S. Angiotensin-converting enzyme (ACE) inhibitor and the design of cilazapril. In: GANELLIN, C. R & 
ROBERTS, S. M. (eds) “Medicinal chemistry: the role of organic chemistry in drug research”, Academic Press, 2nd. 
ed., p. 163-185, 1993. 
 
SILVERMAN, R. B. “The organic chemistry of drug design and drug action”, Academic Press, p. 162-174, 1992. 
 
HARROLD, M. Agents affecting the renin-angiotensin pathway and calcium blockers. In: LEMKE, T.L. & WILLIAMS, 
D.A. (Eds.) “Foye’s principles of medicinal chemistry”, Lippincott Williams & Wilkins, 5th ed., p. 815-840 (Cap.25), 
2013. 
 
HARROLD, M. Angiotensin converting enzyme inhibitors, antagonists and calcium blockers. In: LEMKE, T.L. & 
WILLIAMS, D.A. (Eds.) In: “Foye’s principles of medicinal chemistry”, Lippincott Williams & Wilkins, 6th ed., p. 738-
768, 2008. 
 
NATESH, R., SCHUWAGER, S.L.U., EVANS, H.R., STURROCK, E.D., ACHARYA, K.R. Structural details on the 
binding of antihypertensive drugs captopril and enalaprilat to human testicular angiotensin I-converting enzyme. 
Biochemistry 2004, 43, 8718-8724. 
 
NATESH, R., SCHUWAGER, S.L.U., STURROCK, E.D., ACHARYA, K.R. Crystal structure of the human 
angiotensin-converting enzyme-lisinopril complex. Nature 2003, 421, 551-554. 
 
ACHARYA, K.R.; STURROCK, E.D.; RIORDAN, J.F.; EHLERS, M. R.W. ACE revisited: a new target for structure 
based drug design. Nature Reviews Drug Discovery 2003, 2, 891-902. 
Química Farmacêutica l - profa. Mônica T. Pupo 
Aluna PAE: Andreza Figueredo 
Os inibidores da ECA também 
previnem a expansão e ruptura da 
aorta em modelos com animais. 
Esses fármacos reduzem o risco de 
ruptura em pacientes com 
aneurismas da aorta abdominal 
Em situações 
estressantes, as 
artérias que suprem 
funções não essenciais 
se contraem, causando 
aumento da pressão 
arterial. 
A enzima conversora de 
angiotensina (ECA) leva à 
formação de angiotensina 
II, que provoca a constrição 
dos vasos sangüíneos 
Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu-Val-Ile-His-R 
Renina 
Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe-His-Leu 
Angiotensinogênio 
humano 
NH2 
term. 
COOH 
term. 
Angiotensina I 
ECA-enzima conversora 
de angiotensina 
Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe 
Angiotensina II 
Asp-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe-Arg 
calidina 
Bradicinina 
Produtos 
inativos 
Liberação de 
Prostaglandinas; 
 
 Permeabilidade 
vascular 
vasodilatação 
Hipertrofia das 
células vasculares 
e cardíacas 
liberação de aldosterona 
 reabsorção de Na+ 
vasoconstrição Aumento na 
pressão sanguínea 
Supressão 
da 
vasodilatação 
 PA 
angiotensinases 
Angiotensina III 
Produtos 
inativos 
ESTRATÉGIAS TERAPÊUTICAS 
1 
• Inibidores de Renina 
2 
• Inibidores de Enzima 
Conversora de Angiotensina 
3 
• Antagonistas de Angiotensina II 
ECA 
Angiotensina II 
(8 aa) 
Angiotensina I 
(10 aa) 
- Glicoproteína ligada à membrana das células 
endoteliais vasculares 
 
- Estrutura determinada em 1988 (metaloproteinase) 
ECA 
1. Descoberta do protótipo 
Busca de inibidores da ECA 
1968 - Bakhle e colaboradores – mostraram que estes peptídeos 
também inibiam a conversão de angiotensina I em angiotensina II 
1979 - Ondetti e colaboradores - isolamento de 9 peptídeos desta 
mistura – nonapeptídeo (TEPROTÍDEO)  apresentou a maior 
potência in vivo e foi efetivo na diminuição da pressão sanguínea 
(inativo por via oral) 
1965 - prof. Dr. Sérgio H. Ferreira - relatou que uma 
mistura de peptídeos (5-13 aa) da cobra Bothrops 
jararaca potencializava a ação da bradicinina pela 
inibição de alguma bradicininase 
N
H
O
O
H
N
N
NH
O
O
H
N
N
O
HN
NH
NH2
O
H
N
O
O NH2
N
H
O
N
O
N
O
OH
TEPROTÍDEO (SQ 20.881) 
O TEPROTÍDEO e outros peptídeos foram usados para estudar as 
propriedades enzimáticas da ECA 
 
propriedades semelhantes de outras carboxipeptidases 
 
MODELO HIPOTÉTICO DO SÍTIO ATIVO DA ECA 
Modelo de ligação da carboxipeptidase 
PROTEÍNA
H
N
N
H
O
O
O
R1
H2N NH2
HN
Arg145
Zn++ 
Bolsão 
hidrofóbico 
Ligação 
hidrolisável 
Interação iônica 
Zn++ 
S1 
S1
’ 
Reação catalisada pela ECA 
H-X-ECA 
H
N
H2N
H
N
O O
-
O
NH
N
O
O
N
Leu
His
Phe
Pro
NH2
+
H2Nangiotensina II
Arg
O OH
Glu
OH
Zn++ 
S1 
S1
’ 
Produtos da reação catalisada pela ECA 
Requerimento estrutural mínimo para ligação e quebra 
pela ECA: ser tripeptídeo com COO- livre  vários 
inibidores pequenos foram preparados 
NH
COOH
H2N COOH
CH3
prolina
alanina
Melhor C terminal: prolina 
 
Penúltima posição: alanina 
 
Antepenúltima posição: aminoácido aromático 
Presença do Zinco é essencial para atividade da ECA H
N
N
H
H
N
N
H
O
O
-
R2'O
R1'O
R1O
R2
Zn
++
Comparação com 
carboxipeptidase A 
CH2
C C
O
-
O
H
H
N
OR
H
N
Zn
++
S1
S1'
CH2
C C
O
-
O
H
-
O
O
H2
C
CH2
C C
O
-
O
H
H2N
R
H
N
Zn
++
S1
S1'
O
-
O
hidrólise 
Ácido (R)-2-benzilsuccínico 
(inibidor) 
Ácido-(R)-2-
benzilsuccínico 
(modelo) 
Eficiência de uma 
prolina no C terminal na 
inibição da ECA 
Testes de várias carboxialquilprolinas 
como inibidores da ECA 
N
COOHO
alquil
-
OOC
Atividade oral 
 Estrutura 
 
IC50 (M) 
 
1 
 
<Glu-Trp-Pro-Arg-Pro-Gln-Ile-Pro-Pro 
(teprotídeo) 
 
 
0,56 
 
2 
 
 
 
 
 
630 
 
3 
 
 
 
 
 
70 
 
4 
 
 
 
 
 
52 
 
5 
 
 
 
 
 
1470 
 
6 
 
 
 
 
 
 
0,023 
 
N
COOHO
HS
 
N
COOHO
HOOC
 
N
COOHO
HOOC
 
N
COOHO
HOOC
 
N
COOHO
HOOC
 
Atividades in vitro de inibidores da ECA 
captopril 
Estratégia: 
aumentar a potência 
a partir da estrutura 
da 
(S)-succinilprolina (2) 
substrato 
carboxialquilprolina 
mercaptoalquilprolina 
Angiotensina I 
NHS
O
CH3
COOH
NHS
O
CH3
NHS
O COOH
N
O COOH
HS
H
NHS
O
COOH
NHS
O COOH
CH3
NHOOC
O COOH
CH3
Captopril Ki = 1 Ki = 12.500 Ki = 10 
Ki = 12.000 
Ki = 120 
Ki = 120 
Ki = 1.100 
CAPTOPRIL 
(Squibb) 
 
 
 
• Primeiro inibidor da ECA a ser comercializado 
 
• Efeito contra hipertensão e ICC 
 
• Normaliza 50% dos casos de hipertensão como monoterapia 
 
• Efeitos adversos: erupções cutâneas, diminuição do paladar 
 
• Hipertensão é assintomática: difícil adesão ao tratamento 
devido aos efeitos adversos 
NHS
O COOH
CH3
MERCK 
 
•Efeitos adversos do captopril relacionados a sulfidrila (-SH) 
 
•Compostos com grupo -SH sofrem oxidação in vivo a dissulfetos 
 
•Estratégia: aumentar a potência da glutarilprolina 
N
O COOH
HOOC
IC50 = 70 M 
Elaborar uma molécula com maior número 
de interações com a ECA 
N
O COOH
HOOC
N
N
H
O COOH
HOOC
N
N
H
O COOH
HOOC
N
N
H
O COOH
HOOC
Ph
N
N
H
O COOH
HOOC
Ph N
N
H
O COOH
HOOC
Ph
IC50 = 4,9 M 
IC50 = 2,4 M 
IC50 = 0,09 M 
IC50 = 0,04 M 
IC50 = 0,001 M 
IC50 = 0,08 M 
ENALAPRILATO Fracamente absorvido 
administração i.v. 
N
N
H
O COOH
Ph
O
O
ENALAPRIL 
PRÓ-FÁRMACO 
 
excelente atividade oral 
 
atravessa mais facilmente 
as membranasenalapril 
dose única diária (20-40mg) 
captopril 
doses 25-50 mg (2-3 X / dia) 
Modelo 2D do sítio ativo 
captopril (Squibb) 
e enalapril (Merck) 
Roche 
Possível melhorar a potência dos inibidores da 
ECA se a conformação bioativa pudesse ser 
usada numa molécula mais rígida 
Grupos chave na atividade 
COOH 
amida 
Ligante do Zn++ 
Planejamento de modelos rígidos, onde a orientação espacial 
destes grupos pudesse ser variada sistematicamente 
NHS
O COOH
CH3
captopril 
IC50 = 23,0 nM 
N
NHS
O
O
COOH
IC50 = 40,0 nM 
N
N
COOHO
NH
HOOC
cilazaprilato 
IC50 = 1,6 nM 
N
N
COOHO
NH
HOOC
O
IC50 = 4,0 nM 
N
N
H
O COOH
CH3
HOOC
enalaprilato 
IC50 = 1,0 nM 
N
N
COOHO
NH
HOOC
cilazaprilato 
 
Maior especificidade pela ECA 
Menor afinidade por outras neuropeptidases 
Diminui incidência de tosse seca 
N
H
N
O
HOOC
H
O
H3C
O
benzapril
N
H
N
CH3
COOH
O
O O CH3
quinapril
N
H
H
ONH
CH3
O
O
CH3
COOH
ramipril
Outros dicarboxilatos 
inibidores da ECA (S,S,S) 
N
O
N
H
NH2
O
O
COOH
lisinopril
N
COOH
OCH3
OCH3
O
N
H
O
O
Moexipril
N
COOHO
N
H
O
O
H
H
Perindopril
N
O
N
H
O
O
Espirapril
S
S
COOH
N
O
N
H
O
O
Trandolapril
COOH
H
H
Inibidores da ECA contendo fosfonato 
N
O
P
Fosinopril
COOHO
O
O
O
N
O
P
COOHO
O
H
O
H
esterase
Fosinoprilat
Mais potente que captopril e menos potente que enalaprilato 
 
Mais distantes (1C) 
Mais próximos 
esterase 
ECA 
 
Domínio C – envolvido na regulação da pressão 
sanguínea – a inibição deste domínio é suficiente para 
tratamento de certas doenças cardio-renais 
 
Domínio N – controle hematopoiético da diferenciação e 
proliferação de células tronco 
 
 
A inibição de apenas um dos domínios inibe a hidrólise da 
angiotensina 
 
A inibição dos 2 domínios é necessária para abolir a 
conversão da bradicinina em produtos inativos 
NHS
O COOH
CH3
N
N
H
O COOH
CH3
HOOC
N
O
N
H
NH2
O
HO
COOH
lisinopril
captopril 
enalaprilato 
maior afinidade 
pelo domínio N 
maior afinidade 
pelo domínio C 
maior afinidade 
pelo domínio C 
Os 3 são inibidores altamente potentes dos 
domínios N e C 
R. Natesh et al. Biochemistry 2004, 43, 8718-8724. 
Captopril – interações 
no sítio ativo 
R. Natesh et al. Biochemistry 2004, 43, 8718-8724. 
Zn 
Enalaprilato – 
interações no sítio 
ativo 
R. Natesh et al. Biochemistry 2004, 43, 8718-8724. 
Zn 
Lisinopril – interações no sítio ativo 
Tyr 523 
Tyr 520 
Zn 
Lig. H 
Glu 162 
Glu 
384 
Interações 
eletrostáticas 
R. Natesh et al. Nature 
2003, 421, 551-554. 
Sobreposição dos complexos enzima-inibidores 
Lisinopril 
Captopril 
Eca-Captopril 
Eca-Lisinopril 
R. Natesh et al. Nature 2003, 421, 551-554. 
ECA-Enalaprilato 
ECA-Captopril 
Sobreposição dos complexos enzima-inibidores 
R. Natesh et al. Biochemistry 2004, 43, 8718-8724. 
“...o desenvolvimento dos inibidores da ECA é uma história na 
qual a chance, a visão experimental educada e o raciocínio 
científico claro uniram o trabalho de vários cientistas. É um 
exemplo clássico de desenvolvimento de drogas, cuja 
pesquisa básica inicial, incluindo as descobertas dos 
protótipos BPP5a e BPP9a, foi feita na 
Universidade e em Institutos de Pesquisa, mas a invenção 
(responsável pela patente) foi desenvolvida pela indústria” 
 
SERGIO H. FERREIRA 
Departamento de Farmacologia da Faculdade de Medicina de 
Ribeirão Preto — Ribeirão Preto — SP 
HiperAtivo, Vol 5, No 1, Janeiro/Março de 1998