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Tesi etd-09182014-111035


Thesis type
Tesi di laurea magistrale LM5
Author
CAPECCHI, ALICE
URN
etd-09182014-111035
Title
SINTESI E STUDI COMPUTAZIONALI DI NUOVI INIBITORI DELLA LATTATO DEIDROGENASI
Struttura
FARMACIA
Corso di studi
CHIMICA E TECNOLOGIA FARMACEUTICHE
Commissione
relatore Prof. Minutolo, Filippo
relatore Dott. Tuccinardi, Tiziano
relatore Dott.ssa Granchi, Carlotta
Parole chiave
  • effetto Warburg
  • LDH
  • lattato deidrogenasi
Data inizio appello
08/10/2014;
Consultabilità
parziale
Data di rilascio
08/10/2017
Riassunto analitico
Otto Warburg, circa un secolo fa, fu il primo a descrivere come la maggior parte delle cellule tumorali si basassero quasi esclusivamente sulla glicolisi per soddisfare il loro fabbisogno energetico, sia in condizioni anaerobiche che aerobiche. <br>Questa peculiarità metabolica sembra essere favorita dall’attivazione dell’HIF1(Hypoxia Inducible Factor 1) che determina la sovraespressione di vari enzimi, i quali permettono un aumento della via glicolitica, tra questi troviamo l’isoforma A4 dell’ LDH (LDH-5). <br>La lattato deidrogenasi (LDH) è un enzima, appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, che catalizza il passaggio finale della glicolisi: <br>(S)-lattato + NAD+ ⇄ piruvato + NADH + H+<br>LDH è un tetramero formato da due tipologie di monomeri: il tipo B o H (dall&#39;inglese heart), maggiormente presente nel cuore, e il tipo A o M, caratteristico del muscolo. Dalla diversa composizione monomerica, si hanno cinque possibili forme isoenzimatiche: LDH1, LDH2, LDH3, LDH4, LDH5 che, pur avendo omologia superiore al 75%, differiscono tra loro per struttura amminoacidica, proprietà cinetiche e diffusione tissutale.<br>L’LDH5 è formata da 4 subunità A (o M), si trova maggiormente in tessuti caratterizzati da metabolismo anaerobico, come per esempio il muscolo (in determinate circostanze), e favorisce cineticamente la formazione del lattato a partire dal piruvato.<br>Il ruolo di questo enzima nel cancro è stato confermato da alcune evidenze sperimentali:<br>• inibendo l’espressione dell’LDH-5 mediante shRNA, si ottiene una diminuzione della proliferazione cancerosa in condizioni di ipossia;<br>• la down-regulation dell’ LDH-5 porta ad una sensibilizzazione delle cellule cancerose umane del tumore al seno agli agenti terapeutici trastuzumab e paclitaxel;<br>• l’ inibizione dell’espressione dell’LDH-5 mediante shRNA porta ad una diminuzione della crescita del tumore al rene nel ratto;<br>• l’inibizione dell’LDH-5 comporta una diminuita presenza di lattato extracellulare, che contribuisce allo sviluppo del cancro.<br>È infine necessario considerare che esistono alcuni individui portanti una deficienza ereditaria genetica dell’ LDH-5, i quali presentano effetti collaterali solo sotto sforzo muscolare intenso.<br>L’inibizione selettiva dell’LDH-5, porterebbe quindi ad una diminuzione dell’aggressività in molti tipi di cancro causando effetti collaterali minimi.<br>In letteratura sono riportati numerosi inibitori delle varie isoforme (umane e non) dell’LDH a partire dai primi studi sugli inibitori dell’isoforma del Plasmodium falciparum come agenti antimalarici, fino ad arrivare ai recenti studi della Genentech, che hanno portato ad una 2-tio-6-oxo-1,6-diidropirimidina e ad una 2-ammino-5-aril-pirazina (ligando 22Y), capaci di inibire in modo molto efficace l’ LDH-5 umana.<br><br>La presente tesi si divide in una parte sintetica, ed in una seconda di carattere computazionale.<br>La parte di sintesi è stata dedicata all’ottenimento di quattro potenziali inibitori dell’LDH (AC-8, AC-9, AC-21, AC-24).<br>I quattro composti sono stati sintetizzati per completare una libreria derivante da studi computazionali di virtual screening effettuati sulla Marvel Library della University of Illinois at Urbana-Champaign, con cui il gruppo di ricerca del Prof. Filippo Minutolo e del Prof. Adriano Martinelli stanno collaborando per la scoperta di nuovi inibitori dell’LDH-5.<br>A differenza delle altre molecole della libreria, AC-8, AC-9, AC-21 e AC-24 sono state sintetizzate, in quanto non erano disponibili.<br><br>I saggi biologici delle molecole sopra-indicate non hanno mostrato delle attività inibitorie promettenti, a differenza alcune molecole della stessa libreria.<br><br>Nella seconda parte del mio lavoro di tesi sono state individuate, mediante tecniche di virtual screening structure-based su delle collezioni più ampie di composti, altre molecole che potessero presentare attività inibitoria nei confronti dell’LDH. <br>Sono stati infatti analizzati due databse (DB) commerciali, ENAMINE e VITAS, usando come riferimento l’ hLDH5 cristallizzata con l’inibitore 22Y (cristallo 4M49).<br><br>Le molecole ottenute dagli studi computazionali, teoricamente, interagiscono con il sito attivo dell’LDH mediante tre o più legami, compresa l’interazione fondamentale con l’HIP-192, che rimangono stabili fornendo energia.<br>Queste molecole, essendo disponibili in database commerciali, potranno essere acquistate e saggiate in vitro sull’enzima, in modo da valutarne l’effettiva attività.<br>
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