Esplorazione di derivati con scaffold 3-idrossi-isossazolico come nuovi potenziali inibitori dell'enzima istone-deacetilasi (HDAC)

Le istone-deacetilasi (HDACs) sono una famiglia di enzimi che catalizzano la deacetilazione dei residui di lisina principalmente nelle proteine istoniche, ma sono in grado di agire anche su proteine non istoniche coinvolte in diversi pathway biologici. Le HDACs quindi possono agire come modificatori epigenetici nella regolazione dell'espressione genica, ma sono anche coinvolte nella regolazione della trasduzione del segnale, della crescita e della morte cellulare. Ciಠrende questi enzimi un buon target farmacologico, soprattutto per lo sviluppo di chemioterapici anticancro. Ad oggi, tra le tante molecole progettate come inibitori di HDAC, solo quattro sono state approvate dall'FDA: Romidepsin, Vorinostat (SAHA), Belinostat e Panobinostat. Sono farmaci utilizzati per il trattamento del T-cell linfoma e del mieloma multiplo. L'esiguo numero di farmaci approvati ਠdovuto alla mancanza di selettività  di queste molecole che comporta una serie di importanti effetti collaterali tra cui anoressia, trombocitopenia e cardiotossicità . Recentemente l'isoforma HDAC6, uno degli enzimi zinco-dipendenti appartenenti alla classe IIb, si ਠdimostrato un interessante target anticancro perchà©, essendo in grado di deacetilare anche l'alfa tubulina e la proteina HSP90, la sua inibizione comporterebbe la soppressione delle dinamiche in cui sono coinvolti i microtubuli e porterebbe perciಠall'arresto del ciclo cellulare. L'inibizione selettiva di HDAC6, inoltre, sembrerebbe diminuire l'effetto tossico sulle cellule sane, migliorando cosଠil profilo di sicurezza di questi inibitori. Attualmente la progettazione degli inibitori dell'HDAC si ਠbasata su un modello farmacoforico costituito da: Zinc Binding Group (ZBG) che coordina lo zinco nel sito catalitico, un cap group ed un linker che si “accomoda” nel tunnel dell'HDAC, collegando le due porzioni precedenti. La struttura del farmacoforo ਠcostantemente studiata con l'obbiettivo di capire come specifici ZBG, cap group e linker possano influenzare la selettività  verso una delle isoforme di HDAC, in particolare verso HDAC6. In questo lavoro abbiamo studiato un nuovo potenziale ZBG, mai riportato in letteratura: il 3-idrossi-5-fenil-isossazolo che in un progetto di tesi precedente era stato ottenuto come sottoprodotto. Essendo stato, comunque, sottoposto ai test biologici, si ਠdimostrato attivo ma soprattutto selettivo per HDAC6 (alla concentrazione di 10µM si ਠottenuto un 50% di inibizione per HDAC6 vs il 6% per HDAC1). Nel mio lavoro di tesi sperimentale ho quindi progettato un efficace metodo di sintesi per ottenere strutture 3-idrossi-5-aril-isossazoliche al fine di produrre una libreria di piccole molecole tale da poter validare il dato ottenuto in precedenza. Inoltre, con questa libreria si potranno valutare le relative correlazioni struttura-attività  in modo tale da “regolare” la sintesi futura di questo tipo di inibitori. Il design di queste molecole prevede, in aggiunta, diversi gruppi linker utili ad esplorare come diverse componenti strutturali, al di fuori dello ZBG, possano influenzare la selettività  e l'attività  verso HDAC6. In particolare, tra i linker scelti, vi sono gruppi aromatici variamente sostituiti che possono di per sà© fungere anche da piccoli cap group oppure vi sono eterocicli che, come studiato da Senger et al. (J. Med. Chem. 2016, 59(4), 1545-1555), sembrano essere in grado di modulare la selettività  e la potenza verso HDAC6. Le quindici molecole progettate sono state perciಠda me sintetizzate e sono attualmente in corso i test di affinità  per gli enzimi HDAC6 ed HDAC1, sia utilizzando enzimi purificati che derivati da lisati cellulari. Infine, sono state fatte titolazioni, sfruttando la tecnica analitica NMR, per dimostrare la capacità  di queste molecole di coordinare lo zinco.