nukleosidanaloger Reverse Transkriptase Hemmer - repOSitorium ...

2.3.1 Aktivierung durch Phosphorylierung
2.3.1.1 Pyrimidinanaloga
Die Deoxythymidinanaloga Zidovudin (AZT ) und Stavudin (d4T)
Theoretische Grundlagen
Als Thymidinanaloga sind sich Zidovudin und Stavudin strukturell sehr ähnlich,
unterscheiden sich jedoch in der Kinetik ihrer Phosphorylierung (BALZARINI et al.
1989; VEAL & BACK 1995).
Obwohl die einzelnen Phosphorylierungsschritte für Stavudin noch nicht
vollständig geklärt sind, wird angenommen, dass beide die gleichen
enzymatischen Wege benutzen (CONNOLLY & HAMMER 1992; HO & HITCHCOCK
1989; TURRIZIANI et al. 1998).
Sowohl Zidovudin als auch Stavudin werden in ihrem ersten
Phosphorylierungsschritt durch das Enzym cytosolische Thymidinkinase (TK1) in
ihr Monophosphat (MP) umgewandelt (HO & HITCHCOCK 1989; STEIN & MOORE
2001).
Diese erste Phosphorylierung ist für Stavudin der limitierende Schritt, da es ein
schlechtes Substrat für die Thymidinkinase ist. Die Affinität von Thymidinkinase
für Zidovudin ist annähernd so gut wie für das natürliche Substrat Thymidin (HO
& HITCHCOCK 1989; BALZARINI et al. 1989; FURMAN et al. 1986).
Der zweite Schritt der Phosphorylierung vom Monophosphat (MP) zum
Diphosphat (DP) wird bei Stavudin und Zidovudin durch Thymidilatkinase
vermittelt.
HO & HITCHCOCK (1989) zeigten, dass die Phosphorylierung von Zidovudin-MP zu
Zidovudin-DP in Lymphozyten und peripheral blood mononuclear cells (PBMCs)
ineffizient ist. Zidovudin übt gegenüber Thymidilatkinase eine negative
Feedback-Hemmung aus, da es dessen Umsetzungsrate reduziert und die
Substratbindung von Adenosintriphosphat (ATP), dem Phosphatlieferanten von
Reverse Transkriptase, hemmt (BALZARINI et al. 1991; STEIN & MOORE 2001). Das
beeinflusst nicht nur den eigenen (Zidovudin-MP) Metabolismus, sondern auch
den des natürlichen zelleigenen Deoxythymidinmonophosphats (dTMP), was in
einer Anhäufung von Zidovudin-MP und einer geringeren Umwandlung in
Zidovudin-DP und Zidovudin-TP resultiert (SHARMA et al. 2004; BALZARINI 1994;
STEIN & MOORE 2001).
Folglich akkumuliert Zidovudin in der Zelle als Zidovudin-MP und macht in etwa
95 % aller phosphorylierten Formen aus (BALZARINI et al. 1989).
Die Konzentrationen an Zidovudin-DP und Zidovudin-TP sind annähernd
ähnlich und liegen bei 0,5 – 3 % in aktiven und ruhenden PBMCs (STEIN & MOORE
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