PREGUNTA 1: Teoría HSAB de Pearson

1.1. Ácidos de Pearson

• Ácidos duros: H⁺, Li⁺, Na⁺, K⁺, Mg²⁺, Ca²⁺, Ti⁴⁺, V²⁺, Cr³⁺, Cr⁶⁺, Mn²⁺, Mn⁷⁺, Fe³⁺, Co³⁺, Al³⁺
• Ácidos blandos: Cu⁺, Ag⁺, Au⁺, Cd²⁺, Hg²⁺, CH₃Hg⁺, Pd²⁺, Pt²⁺, Pt⁴⁺
• Ácidos intermedios: Ni²⁺, Pb²⁺, Fe²⁺

1.2. Bases de Pearson

• Bases duras: NH₃, H₂O, OH^–, O^2-, ROH, R₂O, CH₃COO^–, CO₃^2-, NO₃^–, SO₄^2-, F^–, Cl^–, etc.
• Bases blandas: H^–, CO, SCN^–, R₂S, RSH, RS^–, I^–.
• Bases intermedias: Adenina, NO₂^–, etc

1.3. Ligandos y su preferencia a los iones metálicos

• Bases duras: Aspártico, glutámico y tirosina ⇒ Grupos carboxilato y fenóxido.
• Bases intermedias: Histidina ⇒ N-heterociclo.
• Bases blandas: Cisteína y metionina ⇒ Grupo tiolato y tioéter

PREGUNTA 2: Correlaciones estructura-actividad del cis-platino

Complejos de platino: Han de ser complejos de Pt²⁺ plano-cuadrados o complejos de Pt⁴⁺ octaédricos que se reducen a Pt²⁺ en medio biológico.

Complejos cis son más activos: Debe haber dos ligandos inertes en cis (NH₃, aminas y OH) y, al menos, dos ligandos lábiles también en cis (Cl, H₂O, O, carboxilatos).

Complejos trans son menos activos: A las mismas concentraciones que los cis, los isómeros trans son menos activos que los correspondientes isómeros cis.

Electroneutralidad-actividad: El compuesto debe ser neutro debido a que los complejos cargados muestran toxicidad (nefrotoxicidad, ototoxicidad, etc). Esto ocurre porque la electroneutralidad del compuesto permite que traspase la membrana celular sin problema, lo que supone un cambio de carga.

Filamentación de E. coli o activación de bacteriófago lambda: No presupone actividad antitumoral del compuesto de platino.

Ligandos inertes con grupos dadores de H: Se precisan para formar puentes de hidrógeno con el oxígeno de la guanina y se garantice la actividad y llegada del compuesto a la molécula diana, lo que supone un daño en el ADN y consecuente muerte celular (regioselectividad).

PREGUNTA 3: Conformación del ADN nuclear: C2 endo – C3 endo

El ADN presenta una vuelta de hélice de 34 Å con 10.5 pares de bases. Tiene una hendidura mayor de 22 Å y una menor de 12 Å. El cis-platino se puede unir a una u otra hendidura.

El ADN puede estar en dos conformaciones: A y B. La conformación B es la más estable, y por desestabilización de la forma B obtenemos la conformación A. Esta estabilización se consigue por platinación mediante el uso de cis-platino, obteniéndose la conformación A.

La desoxirribosa no es una estructura plana. Si se observa desde el oxígeno hacia los carbonos C4 y C1, se observa un triángulo en el mismo plano. Sin embargo, al observar los carbonos C2′ y C3′, se observa que uno de ellos puede estar por encima del plano. En la estructura C2′-endo, el C2′ queda por encima del plano (conformación B); en la estructura C3′-endo, el C3′ queda por encima del plano, aproximándose espacialmente al C5′ de la pentosa, provocando una desestabilización por impedimento estérico.

El cambio conformacional conlleva un incremento del número de bases para dar la vuelta. Cuando tratamos un ADN con cisplatino, no necesariamente se produce desestabilización en toda la cadena, sino que sólo se produce en partes específicas, pudiendo hablar de desestabilización promedio y global.

Lleva un espaciado por vuelta más corto y, al mismo tiempo que se acorta el ADN, los pares de bases pierden la orientación en paralelo.

PREGUNTA 4: Efectos físicos y biológicos del cis-platino

Los efectos físicos del cis-platino son:

1. Disminución en el número de vueltas helicoidales: Se produce un acortamiento.
2. Disminución en la viscosidad: Si tenemos una disminución de vueltas y acortamiento de la hebra, da una menor viscosidad.
3. Incremento de la densidad del ADN: Reduciendo su movilidad electroforética.
4. Desestabilización de los pares de bases: Conlleva un desapareamiento de bases ya que no están en paralelo, produciendo una disminución de la temperatura de fusión del ADN (temperatura a la que se desnaturaliza el 50% del ADN).
5. Aumento de la cromicidad: Aumenta el valor del coeficiente de absortividad molar en UV.
6. Cambio conformacional de la pentosa: La D-ribosa pasa de C’2-endo a C3′-endo aumentando el impedimento estérico.

Los efectos biológicos del cis-platino son:

1. Filamentación: Como consecuencia de la unión del cis-platino, hay una disminución en la división celular. El cis-platino usado a dosis subterapéuticas hace que no se dividan las células y se produzca la filamentación.
2. Actividad lisogénica: El cis-platino puede activar al bacteriófago lambda en E. coli, haciendo que exprese el ADN viral produciéndose la lisis bacteriana.
3. Activación de enzimas reparadoras: Activan a enzimas que reparan el ADN. Las células tumorales tratadas con platino generan resistencia de la misma manera que las bacterias generan resistencia a los antibióticos.
4. Efectos mutagénicos o teratogénicos: Esto ocurre cuando se emplean dosis inadecuadas de cis-platino.
5. Dosis activa de cis-DDP: 0.05 unidades de Pt/nucleobase.

PREGUNTA 5: Diferencias entre cis y trans. Regioselectividad

CIS-PLATINO

1. Forma un anillo macroquelato de 17 miembros.
2. Produce platinación en nucleobases contiguas ⇒ G – G.
3. Coordina por N7 a ambas guaninas.
4. Establece un enlace de coordinación con el N7 y un enlace de H con el O6.
5. D-ribosas en conformación C3′-endo.
6. Disposición cabeza-cabeza.

TRANS-PLATINO

1. Forma un anillo macroquelato de 23 miembros.
2. No produce platinación en nucleobases contiguas ⇒ Deja un nucleótido entre medias.
3. Coordina por N7 a guanina y adenina, estableciendo sólo interacciones de enlace de H con el O6 de la guanina.

   La platinación con el isómero cis es consecutiva, mientras que con el isómero trans se deja un nucleótido entre las nucleobases platinadas. El daño causado por el trans-platino es más fácil de recuperar por la ADN polimerasa. Esto se debe a que el anillo macroquelato de 23 miembros es más fácil de reparar que el anillo macroquelato de 17 miembros. Así, ambos isómeros actúan sobre células tumorales y normales, siendo cis más activo que trans (que no es inactivo).

PREGUNTA 6: Preferencia por N7 de purinas > N3 pirimidinas, secuencia de preferencia de bases y preferencia por guanina

El cis-platino tiene preferencia por los átomos dadores de nucleobases, pero mayor preferencia por el N7 púrico que por el N3 pirimidínico.

• El orden de preferencia es: Guanina (N7) >> Adenina (N7) > Citosina (N3) >> Timina (N3).
• El cis-platino posee regioselectividad hacia secuencias repetitivas de GGG en una misma hebra de ADN.

El cis-platino se coordina con el N7 púrico de forma que la platinación de la guanina con el fragmento que tiene dos moléculas de amoniaco permite la formación de un enlace coordinado, desplazando al ligando aqua (buen ligando saliente), mientras que uno de los ligandos amoníaco forma un enlace de hidrógeno con el O6. Tiende a unirse a dos bases contiguas, pero puede unirse a una cadena de tipo G – G debido a la elevada afinidad por la guanina.

El N7 de la guanina es el dado preferente para Pt^II. Este se encuentra orientado hacia la ranura mayor del ADN. El O6 se une por doble enlace a la guanina, tiene dos pares de electrones; uno con el que hiperconjuga a la guanina y otro con el que acepta hidrógenos. Esto lleva a que la platinación de la guanina represente un reconocimiento molecular donde se forman un enlace de coordinación que coopera con un enlace de hidrógeno.

El cisplatino presenta menor afinidad por la adenina debido a que es un heterociclo aromático, donde el grupo amino en posición 6 solo tiene un par de electrones libres; es decir, es una amina aromática menos básica que la guanina en el sentido de aceptar protones. Es decir, el par electrónico del N6 de la adenina forma parte de la conjugación del anillo, por lo que no puede actuar como aceptor de hidrógenos para una potencial interacción interligandos que estabilice la especie por formación de un enlace de hidrógeno.

N6 de adenina tiene una hibridación trigonal sp². Los hidrógenos del grupo amino se ubican en el mismo plano, mientras que el orbital p sobrante se ubica de forma perpendicular al plano de la adenina.

Así, se explica que el cis-platino tiene una mayor preferencia por la guanina por la adenina debido a la imposibilidad de formar una interacción interligandos que adicione estabilidad a la platinación de la nucleobase.

Ácido aspártico y glutámico: Grupo carboxilato en la cadena lateral, comportándose como bases duras de Pearson y con afinidad por ácidos duros de Pearson. Coordinan con Fe³⁺, Fe²⁺, Mn³⁺, Mg²⁺, Ca²⁺ y Zn²⁺.

Se pueden unir con uno o varios centros metálicos.

L-tirosina: Presenta afinidad particular por el Fe³⁺.

Histidina: Se une con Fe²⁺, Cu⁺, Cu²⁺, Zn²⁺ ácidos blandos de Pearson.

L-cisteína: Presenta una elevada afinidad por el mercurio, ácido blando. Se une con ácidos blandos como Cu⁺, Cu²⁺, Fe²⁺, Zn²⁺, Ni⁺, Ni²⁺.

L-metionina: Interviene en metilaciones. Coordina con Cu⁺, Cu²⁺, Fe²⁺ y Fe³⁺.