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• anidrasi carbonica
• inibitori
• nucleo chinazolico

L’enzima anidrasi carbonica (CA) è un metallo-enzima che catalizza la conversione di anidride carbonica a ione bicarbonato secondo l’equazione chimica:
CO2+ H2O ⇌ HCO3- + H+
Non si tratta di un enzima esclusivamente umano dal momento che è presente in svariati organismi biologici e si ritrova sia a livello degli eucarioti che dei procarioti. Ad oggi si conoscono otto distinte famiglie genetiche di CAs che differiscono per gli ioni metallici presenti all'interno del sito attivo. Nei mammiferi le α–CA sono le più rappresentate ed esistono in sedici differenti isoforme che si differenziano per attività catalitica, localizzazione subcellulare e distribuzione tissutale.
Il sito attivo delle α-CAs è costituito da uno ione Zn (II) coordinato con tre residui di istidina e una molecola di acqua. Per perdita di un protone l’enzima si trasforma nella specie cataliticamente attiva: la specie metallica idrossilata agisce come nucleofilo sulla molecola di CO2 situata in una tasca idrofobica adiacente e la trasforma in ione bicarbonato che rimane legato allo zinco (II). Lo ione bicarbonato viene poi spiazzato dall’ingresso di una nuova molecola d’acqua, viene liberato in soluzione ripristinando la forma inattiva dell’enzima.
Questa classe di enzimi svolgono varie importanti funzioni fisiologiche e fisiopatologiche relative alla respirazione e al trasporto di CO2/〖HCO〗_3^-; inoltre regolano l’equilibrio acido-base, le secrezioni di elettroliti, intervengono in diverse reazioni biosintetiche (come la gluconeogenesi, la lipogenesi e l’urogenesi), il riassorbimento osseo e la calcificazione.
Vista la loro presenza in tanti tessuti e in tante isoforme, le α-CAs sono target di numerose classi di farmaci in quanto la loro regolazione può influenzare le funzioni fisiologiche in cui esse sono coinvolte e la loro inibizione può essere uno strumento per contrastare diverse patologie. I farmaci che agiscono inibendo le CAs appartengono a due classi principali di composti:
- anioni complessanti i metalli
- solfonammidi e i loro isosteri sulfammati e solfammidi.
Gli inibitori di anidrasi carbonica (CAI) classici sono rappresentati dai derivati solfonammidici, utilizzati clinicamente da oltre sessanta anni come diuretici e farmaci antiglaucoma e più recentemente come agenti anticonvulsivanti e antitumorali.
Il problema principale che la ricerca si è trovata ad affrontare negli ultimi decenni è che, a causa dell'elevata omologia tra le varie isoforme e la loro diffusa localizzazione, gli inibitori di anidrasi carbonica agiscono indiscriminatamente sulla maggior parte delle isoforme umane conosciute, provocando così una serie di effetti collaterali indesiderati.
Lo scopo primario nella progettazione di nuovi CAIs è dunque quello di sintetizzare composti isoforma-selettivi in modo da inibire le isoforme coinvolte nei processi patologici, discriminandole dalle isoforme normalmente espresse a livello fisiologico. In questo modo è possibile esaltare gli effetti terapeutici e minimizzare quelli secondari.
In questo contesto, il gruppo di ricerca presso il quale ho svolto la mia tesi ha identificato nuovi CAIs caratterizzati da uno scaffold triciclico (benzotiopiranopirazolico e piridotiopiranopirazolico) sul quale è stata inserita una funzione benzensolfonammidica in posizione 1 del nucleo pirazolico. Questi composti sono stati sviluppati come analoghi rigidi di Celecoxib e Valdecoxib, originariamente descritti come inibitori della COX2, ma che hanno mostrato di possedere una potente attività inibitoria nei confronti dell’anidrasi carbonica umana.
Sulla base di questi risultati, la ricerca ha continuato a investigare altre serie di composti benzen-solfonammidici apportando modifiche allo scaffold triciclico.
Lo scopo della mia tesi è stato quello di sintetizzare nuovi sistemi triciclici, mantenendo comunque la funzione benzensolfonammidica decorati con un ulteriore arile variamente sostituito per ottenere molecole con potenziale selettività verso una, o alcune, isoforme di anidrasi carbonica.
In particolare, le molecole sintetizzate nel mio lavoro di tesi sono caratterizzate da un nucleo pirazolochinazolico o pirimidochinazolico decorato con una funzione benzensolfonammidica primaria rispettivamente in posizione 1 dell’anello pirazolico e in posizione 2 dell’anello pirimidinico, e un anello aromatico, variamente sostituito, collegato mediante un linker NH che potrebbe fornire un’ulteriore punto di interazione con il sito catalitico dell’enzima.
I saggi enzimatici per valutare l’attività di inibizione delle molecole sintetizzate verso le varie forme di anidrasi carbonica saranno poi effettuati presso il laboratorio del Professor Claudiu Trandafir Supuran nel Dipartimento di Neuroscienze, Area del Farmaco e Salute del Bambino (NEUROFARBA) dell’Università degli Studi di Firenze.