• enzima aldeide deidrogenasi (aldh)
• inibitori

Il lavoro sperimentale oggetto di questa tesi di laurea è stato dedicato alla progettazione e alla sintesi di nuovi inibitori dell’enzima aldeide deidrogenasi (ALDH), in particolare del sottotipo 1A3. La super famiglia dell’aldeide deidrogenasi comprende 19 differenti isoenzimi NAD(P+) dipendenti che catalizzano l’ossidazione di aldeidi di derivazione endogena ed esogena nei corrispondenti acidi carbossilici o esteri CoA. Le varie isoforme enzimatiche risultano coinvolte in una ampia varietà di funzioni biologiche e differiscono per localizzazione cellulare, struttura e legame con il substrato. L’enzima aldeide deidrogenasi svolge importanti funzioni fisiologiche: partecipa alla biosintesi dell’acido retinoico, al metabolismo del neurotrasmettitore GABA e dell’etanolo. Esercita inoltre attività non enzimatiche e agisce da esterasi. L'attività di ALDH è costitutivamente espressa nei tessuti dei mammiferi, soprattutto nel fegato, reni, utero e cervello. Inoltre, alcune cellule, in particolari condizioni di stress, possono anche essere indotte ad esprimere un tipo particolare di isoenzima rispetto ad un altro.In aggiunta al ruolo fisiologico, l’ALDH è coinvolta nella patogenesi di alcuni tumori particolarmente aggressivi. Numerosi studi hanno infatti evidenziato livelli piuttosto elevati di ALDH a livello di cellule tumorali staminali in vari tipi di tumore, come quello alla prostata e al cervello. Per questo motivo l’enzima risulta importante come marcatore di cellule staminali tumorali. ALDH esplica inoltre un ruolo attivo nel metabolismo, nella farmaco resistenza e nel mantenimento delle caratteristiche di staminalità di suddette cellule. Queste funzioni sono ritenute un importante fattore di resistenza nei confronti delle correnti terapie e rendono quindi tale enzima un target interessante per il trattamento di vari tipi di tumore.
Lo studio e la progettazione di inibitori selettivi per la famiglia ALDH1 parte dall’analisi di un isoflavone naturale denominato Daidzina, un inibitore reversibile dell’aldeide deidrogenasi mitocondriale ALDH1.
A partire da quest’ultimo sono state apportate modifiche strutturali allo scopo di migliorarne le caratteristiche farmacocinetiche e farmacodinamiche. In particolare sono state apportate modifiche al nucleo eterociclico centrale in modo da ottenere derivati caratterizzati da un miglior bilancio del profilo idro-lipofilo, importante per il superamento della barriera ematocefalica. Il nucleo eterociclico imidazo[1,2-a]piridinico è stato ritenuto fondamentale per l’attività ed e stato decorato mediante l’aggiunta di un’ area lipofila e planare in posizione 2 e in posizione 6, con l’ottenimento del derivato 2,6-difenilimidazo[1,2-a]piridina (GA11).

L’attività funzionale di GA11 nei confronti dell’enzima target è stata verificata in vitro facendo uso di enzima ricombinante umano, che il composto ha dimostrato di inibire mostrando valori di IC50 nell’ordine del micromolare.
Co-cristallizzando GA11 con la proteina target è emersa la presenza di una tasca di natura lipofilica che il composto non è capace di raggiungere. Questa osservazione ha indotto a modificare la geometria della molecola, spostando il fenile sostituente dalla posizione 6 alla posizione 8 del nucleo, in modo da ottenere derivati capaci di adattarsi per la loro forma in maniera ottimale al sito di legame del substrato. I nuovi derivati imidazo[1,2-a]piridinici progettati sono stati quindi sintetizzati ed, in parte, valutati per la loro efficacia funzionale.