Mechanisms of inactivation of lipoxygenases by phenidone and BW755C

Abstract

Inhibition of soybean lipoxygenase (L-1) and potato 5-lipoxygenase (5-PLO) by the pyrazoline derivatives phenidone and BW755C only occurs after oxidation of these compounds by the peroxidase-like activity of the lipoxygenases. There is a clear relationship between this oxidation and the irreversible inactivation of L-1. The final product of phenidone oxidation by L-1, 4,5-didehydrophenidone, is not responsible of this inactivation, but the species derived from a one-electron oxidation of phenidone plays a key role in L-1 inactivation. In the absence of O2, inactivation of 1 mol of L-1 occurs after the oxidation of 34 mol of phenidone and the covalent binding of 0.8 mol of phenidone-derived metabolite(s) to L-1. In the presence of O2, inactivation of 1 mol of L-1 occurs already after oxidation of 11 mol of phenidone and only involves the covalent binding of 0.4 mol of phenidone-derived metabolite(s) to L-1. A mechanism is proposed for L-1 inactivation by phenidone, which involves the irreversible binding of a phenidone metabolite to the protein and the oxidation of an L-1 amino acid residue (in the presence of O2).

Biochemistry and pathology of radical-mediated protein oxidation

“…Thus lipid peroxyl radicals are released during lipoxygenase action, and the product hydroperoxides of linoleic acid can inactivate it when iron is available (from the enzyme or elsewhere). Inactivation is enhanced by O # , and such reactions give rise to the ' hydroperoxidase ' activity of this enzyme [63].…”

Modelagem Molecular: Uma Ferramenta para o Planejamento Racional de Fármacos em Química Medicinal

“…Como dito acima, esta enzima catalisa a bioformação dos leucotrienos a partir do ácido araquidônico (Fig. 1 Cucurou et al 47 indicaram que no caso da inibição da lipoxigenase-1 de soja (L-1), os inibidores BW755c (1) e fenidona (2) são oxidados a um cátion-radical que seria a espé-cie ativa na inibição da atividade enzimática. A etapa determinante do processo parece ser a oxidação enzimática do átomo de nitrogênio heterocíclico (N1), destes inibidores (1-7), pelo Fe(III) 48 .…”

“…Ensaios com agentes redutores tais como o ácido ascórbico e derivados de tióis (glutationa=GSH; etanotiol=RSH) foram realizados 47 , objetivando analisar o papel das espécies radicalares no processo de inativação de L-1. Os resultados demonstraram que ocorre redução dos derivados radicalares (F • ou F +• ) à forma neutra (F) (Fig.…”

“…Esta espécie poderia formar ligação covalente com a proteína por reação com um resíduo nucleofílico de um amino-ácido. Esta hipótese tem suporte experimental na correlação linear observada entre a formação de ligação covalente e a inativação da lipoxigenase 47 . O papel do oxigênio na inativação da L-1 sugere, finalmente, a possibilidade de oxidação do cátion-radical (F +• ) a desidro-fenidona e O 2…”

“…Os resultados obtidos nestes estudos 47 antecipam a hipótese de que a modulação da carga residual sobre o átomo de nitrogênio heteroaromático pode determinar as propriedades inibidoras sobre COx/5-LO, permitindo o planejamento de inibidores seletivos de 5-LO. Outrossim, a conjugação de pro-…”