A theoretical study on the mechanism of the oxidation of substrates by human aromatase enzyme (CYP19A1)

Abstract

The enzyme Cytochrome P450 aromatase plays an essential role in the biosynthesis of estrogens, and its inhibition is an important target for the development of drugs for the treatment of breast cancer. The main purpose of the present thesis is to improve the understanding of the catalytic mechanism and the biochemistry of this enzyme from the standpoint of theoretical chemistry. The results of this thesis have been divided into three main sections: (1) Study of the reactive species of the enzyme aromatase: Compound I; (2) Study of the hydroxylation of the natural substrate androstenedione, during the first catalytic subcycle of the enzyme aromatase; and (3) Study of the hydroxylation of Exemestane, an esteroidal third generation aromatase inhibitor, currently used in hormone dependent breast cancer therapy.

La enzima citocromo P450 aromatasa juega un papel esencial en la biosíntesis de estrógenos, y su inhibición es un objetivo importante para el desarrollo de medicamentos para el tratamiento del cáncer de mama. El objetivo principal de la esta Tesis ha sido arrojar luz sobre el mecanismo catalítico y sobre la bioquímica de esta enzima, desde el punto de vista de la química teórica. Los resultados que se presentan en esta Tesis se han dividido en tres secciones principales: (1) Estudio de la especie reactiva de la enzima aromatasa: "Compound I"; (2) Estudio de la hidroxilación del substrato natural androstenediona, a lo largo del primer subciclo catalítico de esta enzima; y (3) Estudio de la hidroxilación del Exemestano, un inhibidor esteroideo de tercera generación de la enzima aromatasa, que se utiliza actualmente en el tratamiento del cáncer de mama hormonodependiente.