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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
Supervisors
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
Secretata d'ufficio
Data di rilascio
08/10/2084
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.
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).
La lattato deidrogenasi (LDH) è un enzima, appartenente alla classe delle ossidoreduttasi, che catalizza il passaggio finale della glicolisi:
(S)-lattato + NAD+ ⇄ piruvato + NADH + H+
LDH è un tetramero formato da due tipologie di monomeri: il tipo B o H (dall'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.
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.
Il ruolo di questo enzima nel cancro è stato confermato da alcune evidenze sperimentali:
• inibendo l’espressione dell’LDH-5 mediante shRNA, si ottiene una diminuzione della proliferazione cancerosa in condizioni di ipossia;
• la down-regulation dell’ LDH-5 porta ad una sensibilizzazione delle cellule cancerose umane del tumore al seno agli agenti terapeutici trastuzumab e paclitaxel;
• l’ inibizione dell’espressione dell’LDH-5 mediante shRNA porta ad una diminuzione della crescita del tumore al rene nel ratto;
• l’inibizione dell’LDH-5 comporta una diminuita presenza di lattato extracellulare, che contribuisce allo sviluppo del cancro.
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.
L’inibizione selettiva dell’LDH-5, porterebbe quindi ad una diminuzione dell’aggressività in molti tipi di cancro causando effetti collaterali minimi.
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.

La presente tesi si divide in una parte sintetica, ed in una seconda di carattere computazionale.
La parte di sintesi è stata dedicata all’ottenimento di quattro potenziali inibitori dell’LDH (AC-8, AC-9, AC-21, AC-24).
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.
A differenza delle altre molecole della libreria, AC-8, AC-9, AC-21 e AC-24 sono state sintetizzate, in quanto non erano disponibili.

I saggi biologici delle molecole sopra-indicate non hanno mostrato delle attività inibitorie promettenti, a differenza alcune molecole della stessa libreria.

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.
Sono stati infatti analizzati due databse (DB) commerciali, ENAMINE e VITAS, usando come riferimento l’ hLDH5 cristallizzata con l’inibitore 22Y (cristallo 4M49).

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.
Queste molecole, essendo disponibili in database commerciali, potranno essere acquistate e saggiate in vitro sull’enzima, in modo da valutarne l’effettiva attività.
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