• consensus docking
• lactate dehydrogenase inibitori (inhibitors)
• lattato deidrogenasi

La lattato deidrogenasi (LDH) è un enzima tetramerico appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, coinvolto nel processo di conversione reversibile del piruvato, prodotto dalla glicolisi, in lattato. Nell’uomo sono note cinque isoforme costituite dalla diversa combinazione di subunità M e subunità H: due omotetrameriche, LDH-5 (M4) ed LDH-1 (H4), e tre eterotetrameriche, LDH-2 (M1H3), LDH-3 (M2H2) e LDH-4 (M3H1).
In condizioni di normale apporto di ossigeno ai tessuti le cellule producono ATP grazie alla fosforilazione ossidativa mitocondriale, ultima tappa della respirazione cellulare. In condizioni ipossiche o anossiche, come ad esempio in alcuni tipi di cellule tumorali, venendo a mancare l’ossigeno come accettore finale della catena di trasporto degli elettroni, si ha un adattamento noto come effetto Warburg per cui le cellule ricavano energia necessaria per la loro sopravvivenza solo ed esclusivamente dalla glicolisi. La continuità di questo processo, e quindi la sopravvivenza delle cellule in condizioni ipossiche, è garantita proprio dalla LDH che tramite la riduzione del piruvato in lattato favorisce l’ossidazione del NADH a NAD+. Proprio il NAD+ è il cofattore coinvolto nella trasformazione della gliceraldeide-3-fosfato durante la glicolisi e garantisce quindi la prosecuzione di questo processo metabolico, con la produzione finale di due molecole di ATP. Questo fenomeno di adattamento è associato anche ad una aumentata espressione di geni che codificano per il trasportatore del glucosio (GLUT-1), per il fattore di crescita endoteliale (VEGF) e per una serie di enzimi coinvolti nel processo glicolitico, tra cui proprio la LDH-5. In queste cellule si ha quindi una variazione metabolica verso un fenotipo glicolitico. Nel caso delle cellule tumorali, questi fenomeni metabolici ne aumentano la resistenza e l’aggressività. Pertanto l’inibizione selettiva dell’isoforma LDH-5 costituisce uno dei principali obiettivi nel trattamento dei tumori ipossici.
Recentemente sono stati sviluppati potenziali inibitori di questo enzima, servendosi anche di studi computazionali (docking) che hanno consentito di prevedere ed analizzare il legame di queste molecole con il sito attivo dell’enzima, verificando la loro potenziale attività inibitoria.
Questo progetto di tesi è stato incentrato proprio sulla ricerca di molecole potenzialmente attive come inibitori della LDH, a partire da un database commerciale. La strategia adottata è quella del consensus docking, una tecnica che utilizza contemporaneamente differenti procedure di docking, ciascuna caratterizzata da un diverso algoritmo di ricerca, combinando i risultati ottenuti da ciascuna procedura secondo uno schema che permette di predire le interazioni di determinati ligandi in un particolare target, basandosi sull’ipotesi secondo cui se una pose è individuata contemporaneamente da più procedure è più affidabile, cioè più vicina al valore sperimentale. Sulla base di tale strategia l’intero database è stato sottoposto a docking utilizzando le due procedure ritenute più veloci, ossia Glide SP e Gold PLP, in modo da ridurre i tempi di calcolo; i risultati ottenuti da entrambe le procedure sono stati messi a confronto attraverso il calcolo dell’RMSD (Root-Mean-Square-Deviation) e solo le pose approvate da entrambe le procedure sono state sottoposte alla terza procedura di docking; i risultati nuovamente ottenuti sono stati confrontati con i precedenti e quelli approvati da tutte le tre procedure utilizzate sono stati sottoposti al docking con la quarta procedura e così via fino ad arrivare alla decima procedura. Questo perché l’aumento delle procedure di docking determina a sua volta il miglioramento della qualità della predizione delle pose: le pose con un alto livello di consenso saranno infatti quelle più attendibili. I software utilizzati nel consensus docking, oltre ai già citati Glide e Gold, sono Dock, Vina, Fred e Autodock.
I risultati ottenuti mostrano come solo una piccolissima frazione di molecole presenta la stessa disposizione di binding utilizzando le 10 procedure di docking (si parla di consenso=10). Tali molecole saranno prese in considerazione per successivi studi ed eventualmente acquistate per essere sottoposte a saggi enzimatici che permetteranno di valutare l’effettiva attività sull’enzima, a conferma della validità del lavoro svolto.