Artificial ion transporters: synthesis, characterization and ionophoric activity on membrane models

Nel corso di alcuni anni il nostro gruppo di ricerca, ispirandosi alla struttura dei composti naturali anfotericina B e squalamina, ha sintetizzato una serie di composti che incorporano gli elementi strutturali fondamentali di questi due ionofori naturali: unࢠunitàƒÂ  idrofobica rigida, una catena idrofilica (modulo di conduzione) e uno o due gruppi terminali polari. LࢠattivitàƒÂ  di questi composti nel trasporto di ioni attraverso il doppio strato fosfolipidico àƒ¨ stata investigata utilizzando liposomi come modelli di membrana e metodologie basate sulla spettroscopia NMR e su tecniche spettrofluorimetriche mediante lࢠutilizzo di probe fluorescenti. Tra i composti sintetizzati, un analogo formato da un ottapeptide di Aib (acido ?-amminoisobutirrico) Z-protetto allࢠN-terminale (unitàƒÂ  idrofobica) e legato tramite il C-terminale ad un gruppo amminico di una diammina derivata dallࢠesaetilenglicole (modulo di conduzione e gruppo terminale polare), ha mostrato di avere unࢠattivitàƒÂ  ionoforica molto elevata nei confronti del trasporto di cationi sodio. La comprensione del motivo di questa alta ed inaspettata attivitàƒÂ  àƒ¨ stata quindi uno degli scopi principali di questo lavoro di Tesi, in cui sono stati studiati analoghi con catena alchilica a lunghezza variabile al posto del gruppo Z, giàƒÂ  precedentemente sintetizzati, per valutare lࢠeffetto idrofobico del sostituente. Dopo aver raccolto una prima serie di dati, per comprendere la rilevanza della presenza dellࢠanello aromatico sullo ionoforo modello, àƒ¨ stata sintetizzata e studiata una serie di analoghi che portano un diverso gruppo aromatico al posto del gruppo Z. Il secondo e piàƒ¹ generale scopo di questo lavoro di Tesi àƒ¨ stato lࢠinizio di uno studio sullࢠattivitàƒÂ  ionoforica di composti strutturalmente diversi al fine di razionalizzare le caratteristiche strutturali necessarie per ottenere composti attivi come trasportatori di ioni. A questo scopo àƒ¨ stata iniziata unࢠintensa collaborazione con diversi gruppi di ricerca che hanno sintetizzato una serie di possibili ionofori. Il gruppo del Prof. De Riccardis dellࢠUniversitàƒÂ  di Salerno ha sintetizzato una serie di composti calixarenici sostituiti con catene spermidiniche e una serie di ?-ciclopeptoidi formati da un numero variabile di N-benzilossietilglicine. Il gruppo della Prof. Montesarchio dellࢠUniversitàƒÂ  di Napoli ha preparato degli oligosaccaridi ciclici, legati da legami fosfodiesterei a ponte, chiamati CyPLOS (Cyclic Phosphate-Linked OligoSaccharide macrocycles). Infine il gruppo del Prof. Casnati dellࢠUniversitàƒÂ  di Parma ha sintetizzato una serie di calixareni sostituiti con un numero variabile di gruppi guanidinio. Tutti questi composti sono stati preparati allo scopo di poter effettuare un ampio studio concernente il rapporto struttura/attivitàƒÂ  e poter quindi definire i requisiti strutturali minimi per ottenere un composto con attivitàƒÂ  ionoforica. Accanto ai risultati ottenuti per ogni singola classe di composti, che sono illustrati e discussi in dettaglio nel terzo capitolo della Tesi, la possibilitàƒÂ  di studiare un cosàƒ¬ ampio spettro di composti utilizzando le stesse condizioni sperimentali, ci ha permesso di ottenere delle considerazioni generali sulla natura dellࢠattivitàƒÂ  ionoforica ponendo le basi per la progettazione di nuove strutture che possano mostrare maggiore attivitàƒÂ  e/o selettivitàƒÂ . Un altro importante risultato ottenuto durante questo lavoro di Tesi àƒ¨ stato lࢠacquisizione di esperienza nellࢠutilizzo di molte tecniche atte ad investigare lࢠattivitàƒÂ  ionoforica su liposomi come modelli di membrana. In particolare, àƒ¨ stato approfondita la conoscenza di tecniche comprendenti lࢠuso di probe fluorescenti che hanno mostrato di essere valide e di facile utilizzo per ottenere dati riguardanti vari aspetti dellࢠattivitàƒÂ  ionoforica come ad esempio le sequenze di selettivitàƒÂ . Tuttavia, utilizzando esperimenti su liposomi, rimane molto difficile ottenere lࢠevidenza sperimentale della distinzione tra un meccanismo di trasporto tramite canale e altri tipi di meccanismi (es. carrier). Per questo motivo i dati ottenuti da questo tipo di esperimenti dovrebbero essere integrati da dati ottenuti per via elettrofisiologica e il nostro gruppo di ricerca si sta muovendo proprio in questa direzione.