• alfa-anidrasi carbonica
• inibitori
• piridotiopiranopirazoli
• sintesi

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 α. Questi metalloenzimi sono catalizzatori molto efficaci della reazione di idratazione reversibile dell’anidride carbonica a bicarbonato, ma, almeno per quanto riguarda le α-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 α-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 β- e γ-, sebbene alcuni enzimi della classe β- 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 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 α-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 benzensulfonammidica in posizione 1 del nucleo pirazolico. 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 analoghi dei derivati piridotiopiranopirazolici appena descritti nei quali però la funzione benzensulfonammidica è stata inserita in posizione 2 dello scaffold.