• "arylsulfonamido-based" glicosilati
• inibitori di MMPs
• MMPIs
• MMPs

Le metalloproteinasi di matrice (MMPs), o matrixine, sono una famiglia di endopeptidasi zinco-dipendenti normalmente prodotte dalla maggior parte delle cellule dell’organismo. Esse presentano una specifica attività proteolitica nei confronti di gran parte dei costituenti della matrice extracellulare (ECM) e di varie proteine non ECM e sono responsabili nel rimodellamento tissutale e nella degradazione di collagene, elastina, gelatina, glicoproteine di matrice e proteoglicani. Ne consegue che le MMPs svolgono una funzione centrale nei processi fisiologici di accrescimento, sviluppo e rimodellamento tissutale. In condizioni non patologiche l’equilibrio tra processi di distruzione e generazione dei costituenti della matrice extracellulare viene regolato da specifici inibitori tissutali delle metalloproteinasi (TIMPs). Un’alterazione di questo equilibrio, generalmente correlata ad un’iperattività catalitica di alcune MMPs, gioca un ruolo chiave in molte patologie degenerative ed infiammatorie (artrite reumatoide, osteoartrite e psoriasi); in molte malattie cardiovascolari, polmonari e neurodegenerative oltre che nell’attivazione linfocitaria e nella progressione tumorale. In particolare le MMPs sono iper-espresse in numerose neoplasie maligne e la loro iper-espressione è correlata all’aggressività tumorale e al potenziale metastatico. Ad esempio mentre la MMP-12 e la MMP-9 sono responsabili della broncopneumopatia ostruttiva cronica (COPD), la MMP-8 è iper-espressa in varie neoplasie ed è correlata all’aggressività tumorale e al potenziale metastatico. Di rilievo, come molto recentemente dimostrato, risulta il ruolo diretto di alcune di queste proteasi come la MMP-12 nelle patologie indotte da agenti batterici e virali. Nello specifico, come suggerito, l’inibizione delle metalloelastasi potrebbe essere utile per lo sviluppo di nuove terapie antivirali ed antibatteriche.
Su queste basi risulta ancora oggi di notevole interesse terapeutico e/o diagnostico avere la disponibilità di adeguati inibitori dotati di alta selettività per il controllo dell’attività proteolitica di specifiche MMPs validate oggi, ad esempio, come target terapeutici. Considerando le scarse differenze strutturali fra le varie MMPs nella loro regione del dominio catalitico, molti sforzi sintetici sono stati effettuati per ottenere inibitori ad elevata specificità. Dall’analisi strutturale dei composti attivi e del sito di binding è stato evidenziato che un efficace inibitore deve presentare almeno un gruppo funzionale (idrossammato o carbossilato) in grado di chelare lo zinco catalitico presente nel sito attivo dell’enzima ed una porzione planare e lipofila capace di occupare prevalentemente il sito di legame S1ꞌ.
Nel laboratorio dove ho svolto il mio lavoro di tesi da anni, vengono sintetizzate strutture mono e disaccaridiche con lo scopo di ottenere saccaridi in grado di svolgere importanti funzioni metaboliche e strutturali nei sistemi biologici visto che, in generale, i carboidrati sono coinvolti nella comunicazione cellulare, nella duplicazione virale, nell’adesione cellula-cellula, ma anche nello sviluppo di numerose patologie come processi infiammatori (osteoartrite e l’artrite reumatoide), infezioni virali, batteriche e tumori.
Questa tesi si inserisce in un ampio progetto di ricerca che si sviluppa attraverso una collaborazione tra il gruppo della Dott.ssa F. D’Andrea e quello del Prof. A. Rossello che da anni studia e progetta nuove molecole ad attività inibitoria per le MMPs, come ad esempio gli inibitori a struttura arilsolfonammidica che hanno mostrato una potente attività inibitoria nei confronti di queste endopeptidasi zinco-dipendenti. Tuttavia tali inibitori presentano dei limiti, come la scarsa biodisponibilità orale, che ne ostacola il loro utilizzo in ambito terapeutico.
La ricerca svolta in questa tesi ha avuto come obiettivo quello di sintetizzare derivati monosaccaridici portanti unità arilsolfonammidiche, con nota attività inibitoria nei confronti delle MMPs, in posizione 6 e in posizione anomerica (C-1), al fine di valutare la loro attività verso le MMPs. Per realizzare la preparazione dei suddetti derivati saccaridici sono state scartate tecniche di coniugazione che comprendessero la formazione di legami ammidici ed esterei in quanto labili in presenza dei comuni enzimi presenti in vivo come esterasi e amidasi. Sono stati invece preferite tecniche che hanno permesso la sostituzione dell’ossigeno al C-6 o al C-1 con un azoto arilsolfonammidico attraverso una reazione di Mitsunobu o di glicosilazione.
La strategia sintetica ha previsto:
1)la sintesi dell’unità arilsolfonammidica portante un idoneo precursore del gruppo carbossilico in grado di chelare lo zinco catalitico presente nel sito attivo delle MMPs;
2)la sintesi dei derivati monosaccaridici selettivamente deprotetti sia al C-6 (serie D-gluco, D-galatto, D-manno, D-talo) e sia al C-1 (D-gluco);
3)la sintesi dei saccaridi desiderati attraverso una reazione di Mitsunobu o di glicosilazione tra l’unità arilsolfonammidica e l’opportuno derivato monosaccaridico.
Con questa strategia sono stati preparati derivati saccaridici aventi l’unità arilsolfonammidica sia in posizione anomerica che in posizione 6 con lo scopo di valutarne l’attività inibitoria verso le MMPs in dipendenza dal tipo di monosaccaride e dalla posizione di legame dell’inibitore.
Esperimenti NMR mono (1H, 13C) e bidimensionali (COSY, HSQC) hanno permesso di determinare la struttura e la stereochimica di tutti i prodotti ottenuti in questa tesi ed i dati spettroscopici sono concordi con le strutture proposte.
I derivati saccaridici opportunamente deprotetti, ottenuti in questa tesi, sono stati sottoposti a saggi in vitro sugli enzimi umani ricombinanti MMP-9 e MMP-12 al fine di valutarne l’attività inibitoria nei confronti delle MMPs.