פוספודיאסטראז

פוספודיאסטראז (PDE) הוא אנזים ששובר קשר פוספודיאסטרי (קשר בין קבוצתת זרחה לשתי קבוצות כהל). בדרך כלל, השם מתייחס לנוקלאוטיד מעגלי שמסוגל לבצע פעולה זו. אף על פי כן, ישנן משפחות פוספודיאסטראז אחרות רבות, כולל פד"א C ו-D, אוטוטקסין, פוספודיאסטראז ספינגומיילין, DNase ואנזימי הגבלה (שכולם שוברים את עמוד השדרה הפוספודיאסטרי של DNA או RNA).

הפוספודיאסטרים לנוקלאוטיד מעגלי הם קבוצת אנזימים ששוברים את הקשר הפוספודיאסטרי במולקולות שליח שניוני: cAMP ו-cGMP. הם מבקרים את המיקום, משך הפעולה והמשרעת של איתות נוקלאוטיד מעגלי באזורים תוך-תאיים. פוספודיאסטרים הם לפיכך מבקרים חשובים של העברת אותות בתיווך על ידי מולקולות השליח השני הללו.

היסטוריה

הצורות הרבות הללו (איזופורמים או תת-סוגים) של פוספודיאסטראז בודדו ממוח של חולדה באמצעות אלקטרופורזת ג'ל פוליאקרילאמיד בתחילת שנות ה-70 ובמהרה נמצאו כמעוכבים סלקטיבית על ידי מגוון תרופות במוח וברקמות אחרות. הפוטנציאל במעכבי פד"א סלקטיביים לשימוש כתרופות נחזה בשנות ה-70. החיזוי הזה כיום התממש במגוון תחומים (למשל סילדנפיל כמעכב פד"א 5 ורוליפרם כמעכב פד"א 4).

נומנקלטורה וסיווג

הנומנקלטורה של הפוספודיאסטראזים מסמלת את המשפחה של הפד"א באמצעות ספרה ערבית, אחריה אות גדולה המציינת את הגן במשפחה הזו, וספרה ערבית נוספת ואחרונה המסמנת את גרסת השיחבור הנגזרת מגן יחיד (למשל, PDE1C3: משפחה 1, גן C, גרסת שיחבור 3). משפחת-העל של אנזימי הפד"א מסווגת ל-12 משפחות, ששמותיהם PDE1-PDE12 ביונקים. הסיווג מבוסס על:
 רצפי חומצות אמינו
 ספציפיות מצע
 מאפייני בקרה
 מאפיינים תרופתיים
 חלוקת רקמות
פד"א שונים באותה משפחה קשורים מבחינה תפקודים למרות העובדה שרצפי חומצות האמינו שלהם יכולים להיות שונים באופן משמעותי. פד"א בעלי ספציפיות סובסטראט שונה. חלקם הידרולאזות cAMP סלקטיביים (PDE4, 7 ו-8), אחרים cGMP סלקטיביים (PDE5, 6 ו-9). אחרים יכולים לעשות הידרוליזה גם ל cAMP וגם ל-cGMP (PDE1, 2, 3, 10, 11). לפעמים מתייחסים ל-PDE3 כפד"א מעוכב על ידי cGMP. אף על פי ש-PDE2 יכול לעשות הידרוליזה גם לנוקלאוטידים מעגליים, כריכה של cGMP לאתר הבקרה GAFB תגביר אפיניות ל-cAMP והידרוליזה לפגיעה ב-cGMP. המנגנון הזה, כמו גם אחרים, מאפשר בקרה על המעברים של cAMP ו-cGMP.

PDE12 מקבע cAMP ואוליגואדנילאטים.

משמעות קלינית

אנזימי פוספודיאסטראז הם בדרך כלל מטרות למעכבים תרופתיים בזכות חלוקת הרקמות הייחודית שלהם, והמאפיינים המבניים והתפקודיים שלהם.

מעכבים של פד"א יכולים להמשיך או לשפר את ההשפעות של תהליכים פיזיולוגיים המתווכים על ידי cAMP או cGMP על ידי עיכוב הפירוק שלהם על ידי פד"א.

סילדנפיל (ויאגרה) הוא מעכב פד"א ספציפי ל-cGMP מסוג 5, שמשפר את ההשפעות הוסודילטוריות של cGMP ברקמות האחראיות על זיקפה ובכך משמש לטיפול באימפוטנציה. בנוסף, השפעותיו על הלב נחקרות עם אינטרס ספציפי בטיפול בניוון שרירים דושן ובהגדלה שפירה של הערמונית.

השפעות תרופתיות של מעכבי פוספודיאסטראזות

מעכבי פוספודיאסטראז זוהו כבעלי פוטנציאל רפואי בתחומים כמו יתר לחץ דם בעורקי ריאה, מחלת לב כלילית, דמנציה, דיכאון, אסתמה, מחלת ריאות חסימתית כרונית, זיהומים פרוטוזואנים (כולל מלריה) וסכיזופרניה.

פד"א חשובים גם בשכיחות התקפים. למשל, פד"א פוגע בפעילות האנטיאפילפטית של אדנוזין. שימוש במעכב פד"א (פנטוקסיפלין) בהתקף מושרה פנטילנטטראזול מצביע שההשפעה האנטיאפילפטית על ידי הארכת מרווחי הזמן בין ההתקפים והקטנת משך ההתקפים באורגניזם חי.

צילוסטזול (פלטל) מעכב PDE3. העיכוב הזה מאפשר לתאי דם אדומים להפוך לגמישים יותר. זה שימושי בתנאים כמו קלאודיקציה אינטרמיטנטית, כך שהתאים יכולים לתמרן דרך כלי דם מכווצים בקלות.

זפרינסט מעכב גדילה של שלב-הדם הא-מיני של טפילי מלריה (פלסמודיום פלציפרום) באורגניזם חי עם ערך ED50 של 35 מיקרומולר, ומעכב PfPDE1, פד"א ספציפי ל-cGMP של פלסמודיום פלציפרום עם ערך IC50 של 3.8 מיקרומולר.

קסנתינים כמו קפאין ותאוברומין הם מעכבי פד"א ספציפיים ל-cAMP. למרות זאת, השפעת העיכוב של קסנתינים על פד"א נצפית רק במינונים גבוהים מאלה שאנשים בדרך כלל צורכים.

קישורים חיצוניים

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה
אנזימים