• metzincine
• modulatori
• omodimeri sintetici

La matrice extracellulare (ECM) rappresenta la più complessa unità di organizzazione strutturale degli organismi viventi. Essa costituisce la componente acellulare dei tessuti ed è composta da un’intricata rete di macromolecole organizzate in una struttura tridimensionale.
Le Metzincine sono endopeptidasi zinco dipendenti implicate nel rimodellamento e nella degradazione della matrice extracellulare che risultano iper-espresse in varie patologie degenerative. All’interno della superfamiglia delle Metzincine si distinguono due importanti sottofamiglie: le Metalloproteinasi di matrice (MMPs) e le Adamlisine (ADAMs: A Disintegrin And Metalloproteinase). MMPs e ADAMs, normalmente prodotte dalla maggior parte delle cellule dell’organismo, sono coinvolte in diversi processi fisiologici di accrescimento, sviluppo e rimodellamento tissutale.
Le MMPs costituiscono una famiglia di enzimi proteolitici la cui attività catalitica di tipo endopeptidasico è dipendente dalla presenza di specifici cofattori metallici come lo ione Zinco . Le ADAMs sono glicoproteine transmembranali localizzate nella superficie cellulare, costituite da una struttura multidominio, tra i quali spicca il dominio disintegrinico, specifico per questa famiglia di proteasi. Il ruolo proteasico delle ADAMs è coinvolto in molti processi biologici, tra cui la proteolisi e l'adesione, la fusione, la proliferazione e la migrazione cellulari .
A differenza delle MMPs, principalmente implicate nella degradazione di proteine extracellulari della matrice, i principali substrati delle ADAMs sono gli ectodomini di tipo I e di tipo II delle proteine transmembrana. Questi substrati includono fattori di crescita, precursori di citochine, recettori per fattore di crescita e proteine di adesione .
Negli ultimi anni, ADAMs e MMPs sono state studiate come potenziali bersagli terapeutici. Purtroppo a causa dell'elevato grado di omologia tra i membri della famiglia delle MMPs e ADAMs nonchè della complessità delle loro funzioni fisiologiche, ad oggi gli sforzi spesi nello sviluppo di inibitori sintetici non hanno portato ai risultati desiderati.
La ricerca di questo lavoro di tesi si è focalizzata su due targets appartenenti alla superfamiglia delle Metzincine: ADAM-10 e MMP-14. L’obiettivo è stato di sintetizzare nuove molecole che dimostrino un’alta selettività per l’enzima di interesse mantenendo un’elevata affinità e buone caratteristiche farmacocinetiche.
Gli inibitori sintetici di MMPs e ADAMs sono in genere costituiti da un corpo centrale e da un gruppo in grado di chelare lo ione zinco catalitico, detto Zinc Binding Group (ZBG). Il corpo centrale presenta una struttura in grado di legarsi alla proteina attraverso interazioni non covalenti e contribuisce a determinare l’affinità e la selettività per il target. Lo ZBG è un gruppo in grado di chelare l’atomo di zinco presente all’interno del sito catalitico. Il gruppo che ad oggi viene più usato è l’acido idrossammico. Quest’ultimo comportandosi da chelante bidentato determina la formazione di un complesso stabile tra inibitore e enzima. La MMP-14 è coinvolta in vari meccanismi riguardanti la formazione e lo sviluppo di patologie cancerose maligne come a es.: nelle trasformazioni attivate da mutazioni, nei soppressori del tumore o nei proto-oncogeni, ed inoltre nei cambiamenti nel microambiente del tumore, compresa l'eterogeneità cellulare, la composizione della matrice extracellulare, l'ossigenazione tissutale e l’infiammazione .
Precedenti studi effettuati dal gruppo di ricerca del Prof. Rossello hanno descritto la sintesi di derivati idrossammici a struttura dimerica portanti un linker centrale di natura isoftaloilica come inibitori nanomolari di MMP-14 e MMP-2 dotati di minore tossicità cellulare rispetto al corrispondente derivato monomerico.
Sulla base di questi risultati, scopo del mio progetto di tesi è stato la sintesi di due nuovi inibitori solfonamidici a struttura dimerica della MMP-14, composti 2 e 3, privi del sostituente O-isopropilico presente in 1 e contenenti un linker centrale di lunghezza diversa. Il legame solfonamidico è stato estesamente sfruttato nel campo dell'inibizione delle MMPs, in quanto l'ossigeno risulta coinvolto in interazioni deboli ad H con il sito attivo metalloproteasico . Queste modifiche ci consentiranno anche di valutare quanto e se la lunghezza del linker centrale possa influenzare l’attività e/o la selettività dell’inibitore.
Nella seconda parte della mia tesi mi sono poi occupato della sintesi di inibitori di ADAM-10 sempre a struttura dimerica. L’enzima ADAM-10 risulta coinvolto in diversi processi patologici: nella leucemia linfocitaria cronica, nella leucemia mieloide acuta, nel linfoma di Hodgkin e non-Hodgkin e nel glioblastoma multiforme, oltre che in processi infiammatori e nella migrazione cellulare .
Recentemente, due nuovi promettenti inibitori selettivi di ADAM-10, composti 4 e 5, sono stati sintetizzati dal gruppo di ricerca del Prof. Rossello . I due composti presentano un’attività nanomolare e una buona selettività nei confronti di ADAM-17. Sulla base della struttura del composto 4, ho messo a punto la sintesi del suo derivato dimerico 6.
I nuovi inibitori sintetizzati saranno testati attraverso saggi enzimatici spettrofluorimetrici per valutarne l’attività in vitro e la selettività nei confronti delle diverse MMPs e ADAMs.