• MMP-12
• ZBG
• Inibitori selettivi
• Matrixine

Le metalloproteasi di matrice (MMPs) costituiscono una famiglia comprendente più di 20 enzimi
proteolitici, e in particolare sono endopeptidasi Zinco dipendenti. A livello fisiologico, agiscono
andando a degradare differenti componenti della matrice extracellulare (ECM), garantendone il
turnover. Una loro sovraespressione è coinvolta in una serie di patologie infiammatorie, come osteoartrite, artrite reumatoide, patologie vascolari e tumorali. 1
L'espressione delle MMPs a livello della matrice extracellulare è regolata a vari livelli: trascrizionale,
post-trascrizionale, e tramite la regolazione dell'azione inibitoria di specifici inibitori tissutali di
metalloproteasi (TIMPs). In condizioni non patologiche la regolazione, da parte di TIMPs, esercita
un ruolo chiave per mantenere l’equilibro tra i processi di distruzione e generazione dei costituenti
della matrice extracellulare. La compromissione di questo equilibrio, a causa di una iperattivazione
delle MMPs, determina l’insorgenza di numerose patologie degenerative e infiammatorie. In
particolare, la MMP-12 è espressa a livello dei macrofagi, delle cellule epiteliali dei bronchi e delle
cellule muscolari lisce delle vie respiratorie. Una sua sovraespressione è correlata sia a patologie
infiammatorie acute o croniche a livello polmonare come COPD (Chronic Obstructive Pulmonary
Disease) ed enfisema, sia allo sviluppo di aneurisma e aterosclerosi (la MMP-12 ad esempio stimola la proliferazione delle VSMCs: Vascular Smooth Muscle Cells, a livello della vena safena). 2 3 Lo
sviluppo di inibitori selettivi della MMP-12 può essere quindi utile nel trattamento di infiammazioni
polmonari e patologie cardiovascolari.
Gli inibitori delle metalloproteasi (MMPIs) sono in genere costituiti da una catena di natura apolare,
in grado di interagire con l'enzima tramite legami non covalenti, e da un gruppo in grado di chelare
lo ione Zinco (ZBG: Zinc Binding Groups) presente nel sito catalitico. I più comuni ZBGs sono acidi
idrossammici per la loro capacità di chelare lo zinco attraverso un sistema bidentato. Inibitori
contenenti come ZBG un acido idrossammico mostrano una potente attività inibitoria nei confronti
di MMPs, ma presentano problemi di citotossicità e biodisponibilità. Il gruppo idrossammato può
idrolizzarsi a idrossilammina (agente citotossico) e convertirsi nel corrispondente acido carbossilico
(avente comunque un'attività inibitoria nei confronti delle MMPs, ma di minore intensità e con un
diverso profilo di biodisponibilità e selettività rispetto al composto di partenza).
Partendo dai composti tioarilici 1 e 2 4, inibitori selettivi di MMP-12, precedentemente pubblicati
dal gruppo di ricerca del Prof. Rossello, sono state sviluppate nuove molecole variando lo stato di
ossidazione dello S (passando da un gruppo solfonico -SO2- ad un gruppo solfuro -S-), ed inserendo
nuovi ZBGs alternativi all’idrossammato, con lo scopo di aumentare la selettività verso la MMP-12
nonchè la stabilità all'idrolisi.
I migliori risultati in termini di attività inibitoria e selettività per la MMP-12 (IC50 = 33nM) sono stati
ottenuti con il composto 3, portante un N-1-idrossipiperidin-2,6-dione come ZBG. Questo derivato
è risultato più stabile all'idrolisi rispetto al composto di partenza 1 (grazie alla struttura ciclica a sei termini) ed in grado di interagire con lo ione zinco mediante un legame bidentato.5
Partendo dai promettenti risultati del composto 3, lo scopo della mia Tesi di Laurea è stato quello
di sintetizzare nuovi derivati (composti 4 e 5) portanti modifiche strutturali volte a migliorarne il
profilo di solubilità in acqua e quindi la biodisponibilità. Per questa ragione sono stati inseriti gruppi
basici salificabili in posizione P1’ come una dimetilammina (composto 4) o un anello morfolinico
(composto 5). Sono stati invece mantenuti sia lo stato di ossidazione dell’atomo di zolfo sia lo ZBG
già presenti nel composto 3, in quanto ritenuti porzioni chiave per una migliore interazione con il
sito catalitico della MMP-12.
Questi composti saranno testati mediante saggi spettrofluorimetrici su MMPs umane ricombinanti,
per verificarne l’attività inibitoria e la selettività. Verranno eseguiti inoltre saggi di solubilità, per
verificare se è stato ottenuto un aumento dell’idrofilia rispetto al composto 3.