• Anidrasi carbonica
• benzotiopirano pirimidine
• derivati carbossilati
• inibitori anidrasi carbonica
• piridotiopirano pirimidine.

Le anidrasi carboniche (CAs) sono un gruppo di zinco-enzimi molto diffusi in tutti gli
organismi. Nei vertebrati più sviluppati, compresi gli esseri umani, sono state isolate
almeno 15 differenti isoforme dell’anidrasi carbonica
.. Questi metalloenzimi sono
catalizzatori molto efficaci della reazione di idratazione reversibile dell’anidride
carbonica a bicarbonato, ma, almeno per quanto riguarda le
alfa-CAs, possiedono
un’elevata versatilità, essendo capaci di catalizzare altri processi idrolitici. Gli
isoenzimi CA svolgono varie ed importanti funzioni fisiologiche e fisio-patologiche
relative alla respirazione e al trasporto della CO2/bicarbonato tra i tessuti
metabolizzanti ed i polmoni; regolano il pH, l’omeostasi della CO2, la secrezione di
elettroliti in una varietà di tessuti/organi e le reazioni biosintetiche, come la
gluconeogenesi, la lipogenesi e l’ureogenesi (negli animali) e la fissazione della CO2
(nelle piante e alghe); sono inoltre coinvolte nella crescita, nella virulenza di vari
patogeni e secondo alcune recenti evidenze sperimentali in processi patologici quali
tumorigenicità, obesità, epilessia. Il meccanismo catalitico delle CAs è conosciuto in
dettaglio: in tutte le classi di enzimi una specie metallica idrossilata (L3-M2+-OH-)
dell’enzima è la specie cataliticamente attiva, agendo come un forte nucleofilo (a pH
neutro) sulla molecola di CO2. Per quanto riguarda le
alfa-CAs il sito attivo è
rappresentato dallo ione Zn(II) che è coordinato con tre residui di istidina e con una
molecola d’acqua/ione idrossido. La forma attiva dell’enzima è la base, con
l’idrossido legato allo Zn(II). Questo forte nucleofilo attacca la molecola di CO2
legata in una tasca idrofobica nelle sue vicinanze portando alla formazione di
bicarbonato coordinato allo Zn(II). Lo ione bicarbonato viene poi spiazzato da una
molecola d’acqua e liberato in soluzione, portando alla forma acida dell’enzima, con
l’acqua coordinata allo Zn(II) che è la forma cataliticamente inattiva. Il meccanismo
dello zinco idrossido è valido anche per le CA beta- e gamma-, sebbene alcuni enzimi della
classe - non abbiano l’acqua direttamente coordinata allo ione metallico.
La presenza di questi enzimi ubiquitari in così tanti tessuti e in così tante isoforme,
rappresenta una meta attraente per la progettazione di inibitori con applicazioni
biomediche. Le CAs vengono inibite principalmente da due classi di composti: gli
anioni (tra cui molti carbossilati) complessanti il metallo e le
sulfonammidi/sulfamati/sulfammidi che generalmente si legano allo ione Zn²+ del sito
attivo dell’enzima. L’inibizione di questi enzimi è stata sfruttata clinicamente per
decenni per varie classi di diuretici e per agenti antiglaucoma che agiscono a livello
sistemico. Negli ultimi anni sono emerse nuove applicazioni degli inibitori delle CAs,
come gli antiglaucoma che agiscono a livello topico, gli anticonvulsivanti, gli
antiobesità, gli antipanico, e gli agenti antitumorali/strumenti diagnostici. Tali CAIs
bersagliano diversi isoenzimi delle 13 isoforme
alfa-CA cataliticamente attive presenti
nei mammiferi.
Il gruppo di ricerca presso il quale ho svolto la mia tesi ha recentemente descritto
nuovi derivati triciclici contenenti lo scaffold benzotiopiranopirazolico e
piridotiopiranopirazolico sul quale è stata inserita una funzione
benzensolfonammidica. Questi composti erano stati progettati quali analoghi rigidi di
celecoxib e valdecoxib che, nati come inibitori selettivi della COX2 hanno mostrato di
essere anche potenti inibitori delle CAs. La caratteristica principale dei derivati
pirazolici ottenuti è risultata la predominante elevata inibizione dell’anidrasi carbonica
umana (hAC) I e II mentre la loro attività inibitoria verso hCA III, IV, VA, VB, VI,
VII, IX, XII, XIII, e XIV è risultata di due ordini di grandezza più bassa. La
cristallografia a raggi X e studi di sovrapposizione hanno permesso di spiegare il
profilo di inbizione delle pirazolo-solfonammidi.
Proseguendo le ricerche in questo campo, lo scopo della mia tesi è stato quello di
sintetizzare gli omologhi superiori dei derivati pirazolici appena descritti ad ottenere
derivati triciclici di tipo benzotiopirano[4,3-d]pirimidinico e piridotiopirano[4,3-
d]pirimidinico sul cui scaffold è stata inserita una funzione amminoacidica (quindi
carbossilata) per verificare se tale sostituzione potesse determinare la selettività dei
composti ottenuti verso specifiche isoforme.