• diuretici
• CAs
• CAI
• CA XII
• CA IX
• antitumorali
• antiobesità
• antiepilettici
• acetazolamide
• glaucoma
• gruppo solfonammidico
• SLC-0111

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Le anidrasi carboniche (CAs) sono una superfamiglia di metalloenzimi nella maggior parte delle quali il metallo è lo zinco. Sono proteine particolarmente adatte a fungere da modello in molti studi. Catalizzano semplici ma importanti reazioni fisiologiche come l’idratazione reversibile dell’anidride carbonica a ione bicarbonato e viceversa, importanti per il mantenimento del pH fisiologico. I catalizzatori per effettuare l’inter-conversione rapida di queste specie chimiche è necessaria in tutti gli organismi procarioti ed eucarioti che perciò hanno evoluto sette famiglie di enzimi CAs note fino ad oggi: le α–CAs, le β-CAs le γ-CAs; le δ-CAs; ζ-CAs; le θ-CAs e le η-CAs.
Le più importanti sono α–CAs alle quali appartengono le hCAs, presenti nell’uomo, sono state identificate sedici differenti isoforme che condividono la somiglianza nella struttura generale e nella composizione del sito attivo, ma con differenze nella loro distribuzione nei tessuti, nelle proprietà cinetiche, nella loro localizzazione subcellulare e nell’efficienza enzimatica;
In tutte le classi di CAs il metallo è presente come specie idrossilata coordinata con il residuo amminoacidico dell'enzima esso rappresenta il nucleofilo cataliticamente attivo che attacca la molecola di CO2 legata ad una tasca idrofobica vicina. tramite una reazione di trasferimento di un protone. Per l’attività catalitica delle α-CAs è essenziale la presenza dello ione metallico Zn(II), che è situato nella tasca del sito attivo ed è coordinato con tre residui istidinici (His94, His96 e His119) attraverso gruppi imidazolici ed una molecola di acqua/ione idrossido. La geometria di coordinazione è tetraedrica, distorta. Il meccanismo sopra citato è valido anche per le CAs γ- e δ.
Le CAs hanno un ruolo importante in molti processi fisiologici e patologici, rappresentano per questo motivo un target ideale per molti farmaci con lo scopo di inibire l’azione di questi enzimi.
Sono note due principali classi di inibitori delle CA (CAI): gli anioni complessanti il metallo e le solfonammidi non sostituite.
Gli inibitori più comuni della CA appartengono alla classe delle solfammidi non sostituite, in questi composti il gruppo solfonamidico (SO2NH2) o un loro bioisostero legano lo ione Zn (II) svolgendo l’azione di zinc binding group (ZBG). Il legame con lo zinco presenta una geometria tetraedrica, spostando lo ione / acqua dell'idrossido legato allo zinco che è necessario per la catalisi rendendo di fatto inattivo l’enzima.
Gli inibitori hanno svariate applicazioni in terapia le principali sono il loro utilizzo come: agenti anti-glaucoma, diuretici, antiepilettici, agenti anti-obesità, nel l'ipertensione intracranica idiopatica, nella malattia in alta quota, come bersagli di altri enzimi, ad esempio la ciclossigenasi 2 (COX-2);
Recentemente i composti che inibiscono CA IX e XII sono in sviluppo clinico come agenti antitumorali / strumenti diagnostici per tumori ipossici e metastatici. Inoltre è stato esplorato l'uso di inibitori (CAI) nella gestione del dolore neuropatico e nell’ischemia cerebrale. Tuttavia, esistono problemi nella progettazione di un CAI, ed essi comprendono l’elevato numero di isoforme con diffusa localizzazione in molti tessuti e organi e la progettazione di inibitori specifici per le varie isoforme è complicata dal fatto che tutte le 16 isoforme umane mostrano sequenze e somiglianze strutturali, in particolare all'interno del sito attivo. Pertanto, i metodi di progettazione di farmaci si basano su modificazioni strutturali capaci di interagire con i differenti residui aminoacidici specifici per ogni isoforma..
Tuttavia ad oggi la mancanza di specificità negli attuali composti è stata documentata come causa di una vasta gamma di effetti collaterali indesiderati che vanno dalla nausea e dall'affaticamento nei casi meno gravi, alla depressione e possono essere attribuiti all'inibizione non selettiva delle varie isoforme CA
Le solfonammidi usate in terapia sono: l’acetozolamide, la metazolamide, l’etossizolamide, la diclorofenamide come farmaci di prima generazione, e la dorzolamide e la brinzolamide considerati farmaci di seconda generazione.
In studi precedenti è stato visto che molte strutture di tipo benzensolfonammidico possiedono non solo una forte attività antitumorale in vivo, ma anche attività antiepilettica, antiobesità e antiglaucoma. Queste azioni sono correlate ad inibizione di specifiche isoforme di CA, soprattutto CA I e CA II che sono citosoliche e CA IX e CA XII che sono necessarie per la sopravvivenza e la proliferazione delle cellule tumorali.
Recentemente1 sono stati sintetizzati nuovi derivati che presentano uno scaffold sulfanilmmidico al qule è stata aggiunta una porzione fenilacetammidica variamente sostituita, con riportato in A:

A
R=4-F; 4-Cl; 2-Br; 4-MeO

I risultati della costante di inibizione (KI) ottenuti per le carbonico anidrasi umane I II, IX, XII confrontati con L’acetazolamide scelta come farmaco di riferimento alcuni composti hanno mostrato una potente inibizione delle isoforme umane I,II,IX,XII.
Nel laboratorio dove ho svolto la mia tesi, con lo scopo di sintetizzare nuovi composti dotati di attività inibitoria le CA è stata preso come modello lo scaffold dei composti A sopradescritti. Abbiamo pertanto analizzato modificazioni strutturali allo scopo di che indirizzare l’attività di inibizione nei confronti delle varie isoforme di CAs.
Sono stati sintetizzati una serie di composti di formula generale B nei quali la porzione sulfanilammidica è stata mantenuta mentre è stata modificata la porzione fenilacetic.
In particolare è stato modificato il linker benzilico legato alla struttura ammidica dei composti A sostiuendolo con una porzione benzilidenamminoossimetilica o benzilidenamminossietilica; sull’ anello aromatico i sostituenti scelti sono il metossile o l’atomo di cloro nelle tre possibili posizioni

B
Le molecole ottenute saranno sottoposte ai test biologici eseguiti dal professor Claudiu Supuran dell’Università di Firenze nei quali verrà valutata la capacità dei nuovi composti di inibire le varie isoforme delle anidrasi carboniche umane I,II, IX, XII.