• ceramide
• inibitori enzimatici
• patologie neurodegenerative e infiammatorie
• serina palmitoiltransferasi

Gli sfingolipidi (SL), componenti dello strato lipidico di membrana, sono ubiquitariamente distribuiti nelle cellule dei mammiferi, dei batteri e dei funghi.
I metaboliti degli sfingolipidi modulano diversi eventi cellulari quali: la proliferazione, la differenziazione, l'apoptosi e le risposte infiammatorie. Inoltre alcuni metaboliti bioattivi, modulano l’attività di vari enzimi come proteine chinasi, fosfatasi proteiche, fosfolipasi e sono coinvolti in diversi eventi cellulari. Il primo step della biosintesi degli sfingolipidi è rappresentato dalla formazione della 3-chetodiidrosfingosina (3-KDS) ottenuta attraverso la condensazione della L-serina e palmitoil-CoA, catalizzata da un enzima PLP dipendente, la serina palmitoiltransferasi (SPT).
La 3-KDS successivamente, viene ridotta a sfinganina, acilata a diidroceramide dalla diidroceramidasi sintetasi (CERs) e infine convertita in ceramide (sintesi de novo) dalla diidroceramidasi desaturasi. La de novo ceramide svolge un’importante funzione nella regolazione degli eventi apoptotici e nell’ultimo decennio il suo coinvolgimento e quello di SPT è stato studiato in diversi tipi di patologie, soprattutto in quelle di tipo neurodegenerativo. In particolare è stato messo in evidenza il ruolo fondamentale della ceramide e di SPT in patologie come la retinite pigmentosa, una malattia neurodegenerativa ereditaria caratterizzata dalla morte dei fotorecettori; la neuropatia autosomica ereditaria sensoriale di tipo 1, dove mutazioni della sequenza amminoacidica di SPT sono responsabili del cambiamento nella specificità del substrato enzimatico che porta alla formazione della 1-dessosisfinganina e 1-desossimetil-sfinganina, i quali sono caratterizzati da un’elevata attività neurotossica nei neuroni sensoriali. Inoltre alti livelli di desossisfingolipidi risultano essere associati alla neuropatia diabetica, alla sclerosi laterale amiotrofica, alla malattia di Alzheimer e ad altre malattie neurologiche come la schizofrenia e la depressione. Quindi composti in grado di inibire SPT potrebbero rappresentare un approccio utile per la prevenzione o il trattamento di malattie associate ad alti livelli di questi metaboliti tossici, oltre a rappresentare potenti strumenti per studi biochimici e farmacologici1.
In letteratura sono noti diversi composti naturali ad attività inibitoria nei confronti di SPT. La maggior parte di questi non risultano essere selettivi infatti, la L-cicloserina e β-cloro-L-alanina sono in grado di interferire con altre vie biochimiche inibendo diversi enzimi PLP-dipendenti.
Sempre nell’ambito dei composti naturali, la Miriocina inibisce la biosintesi degli sfingolipidi attraverso l’inibizione di SPT, è un potente immunosoppressore (100 volte più efficace della cicloserina), che ne preclude l’uso a lungo termine in patologie di tipo cronico. Altri composti naturali studiati come inibitori di SPT sono le Viridofungine. Tali composti risultano essere meno potenti della Miriocina e scarsamente selettivi come inibitori di SPT in quanto sono in grado di inibire enzimi sensibili a acidi tri- e di- carbossilici come ad esempio lo squalene sintasi. Il trattamento di malattie neurodegenerative rappresenta ancora oggi un importante filone di ricerca nel campo della chimica farmaceutica. Poiché negli ultimi anni è stato messo in evidenza il ruolo di SPT come destinazione innovativa per il trattamento di patologie a carico del sistema nervoso centrale, la ricerca di nuovi inibitori selettivi risulta essere sempre di crescente interesse. Infatti come detto precedentemente, tra i diversi inibitori naturali, l’unico selettivo risulta essere la Miriocina, ma avendo una struttura lipofila, tale caratteristica influenza negativamente il suo profilo farmacocinetico2. Recentemente la casa farmaceutica Pfizer ha pubblicato un brevetto3 di composti a struttura 2-oxo-benzoimidazolica con formula generale A dotati di una buona attività inibitoria verso SPT (Fig. 1).



Fig. 1

Il gruppo di ricerca presso il quale ho svolto il mio internato di tesi, da molto tempo è impegnato nella ricerca e sviluppo di composti attivi verso sistemi biologi coinvolti nella neurodegenerazione e poiché SPT risulta essere un target innovativo nel trattamento di tali patologie, con l'obiettivo di sviluppare un pool di nuovi inibitori SPT, sono stati sintetizzati diverse classi di derivati. Tra questi, un composto, caratterizzato da un nucleo centrale di tipo 2-oxo-benzoimidazolico, non presente nel brevetto su citato, ha mostrato un’attività inibitoria interessante con IC50 nell’ordine del micro molare (IC50 = 19.42 ± 4.9 μM). Nell’ambito di tali studi sono stati sviluppati altri derivati ottenuti da modifiche strutturali sia del nucleo centrale, sia dei sostituenti in varie posizioni che delle catene laterali.
Dopo sperimentazione biologica, per alcuni di questi nuovi composti, è stato possibile riscontrare valori di attività di inibizione con IC50 molto interessanti. Poiché, ad oggi i dati ottenuti dalle sperimentazioni biologiche non permettono una chiara correlazione tra le strutture molecolari e l’attività inibitoria per una preliminare valutazione del rapporto struttura-attività, lo scopo di questo lavoro di tesi è stato quello di progettare e sintetizzare nuovi derivati attivi attraverso strategie sintetiche alternative che possono essere facilmente modificabili per ottenere molecole con strutture adeguate per l’interazione con l’enzima stesso e/o con il cofattore PLP.
Tali composti presentano una struttura generale B (Fig. 2).

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Fig. 2