Modulazione della struttura del linker in acidi idrossammici quali potenziali inibitori dell'enzima istone deacetilasi 6 (HDAC6)

Le istone deacetilasi (HDACs) sono una famiglia di diciotto enzimi che catalizzano la deacetilazione di proteine istoniche coinvolte nella regolazione dell'espressione genica. Le HDACs sono anche coinvolte nella deacetilazione di alcune proteine non istoniche, che regolano diverse vie biologiche come la trasduzione del segnale, la crescita e la morte cellulare, rendendo questi enzimi un importante bersaglio molecolare per il trattamento del cancro. Sebbene in letteratura siano presenti pi๠di ottomila inibitori di HDAC (HDACi), al presente solo quattro composti sono stati approvati dalla FDA per il trattamento del linfoma periferico delle cellule T e del mieloma multiplo. Uno dei principali svantaggi associati all'utilizzo degli HDACi ਠl'assenza di specificità  nei confronti delle diverse isoforme, con conseguenti gravi effetti collaterali. Recentemente, HDAC6 ਠstata oggetto di particolare interesse in quanto inibitori selettivi di HDAC6 sono stati descritti come meno tossici, con un conseguente miglioramento del profilo di sicurezza. La progettazione di nuovi HDACi ਠbasata sul classico modello farmacoforico che comprende un gruppo chelante lo zinco (ZBG), un dominio di riconoscimento superficiale, noto anche come cap-group, e una porzione definita linker che collega il cap con lo ZBG. Numerosi sono gli studi di relazione struttura attività  relativi alle porzioni dello ZBG e del cap-group. Al contrario, mancano studi sistematici relativi ai requisiti strutturali del linker nella modulazione dell'attività  e selettività . Con l'obiettivo di colmare questa lacuna, abbiamo progettato e sintetizzato una libreria di piccole molecole, mantenendo fisso lo ZBG (acido idrossamico) ed esplorando diversi linker. In uno studio precedente, il gruppo di ricerca di cui ho fatto parte, ha sintetizzato e testato su HDAC1 e HDAC6 una serie di acidi idrossammici a struttura 1,3-diossolanica. I dati ottenuti hanno suggerito che linker voluminosi eterociclici sono in grado di indirizzare la selettività  verso HDAC1. Come prosecuzione di questo progetto, nel mio lavoro di tesi magistrale, abbiamo esteso l'esplorazione strutturale del linker al fine di identificare nuovi chemotipi in grado di indirizzare la selettività  verso HDAC6. In particolare, abbiamo introdotto linker alifatici (emisuccinato), insaturi (alchino), aromatici [fen (tio) ossiacetato] ed eteroaromatici (benzodiossano / ine, benzofurano e benzotriazolo). Inoltre alcuni linker sono stati decorati con due tipologie di cap-group al fine di stabilizzare l'interazione di legame. Sedici nuovi acidi idrossammici sono stati progettati e sintetizzati. E' attualmente in corso la valutazione dell'attività  enzimatica dei composti sintetizzati sugli enzimi purificati HDAC6 e HDAC1 e sui lisati cellulari. I dati ad oggi pervenuti hanno rivelato che l'introduzione di un corto linker alifatico o aromatico favorisce un guadagno di attività  nei confronti di HDAC6 (inibizione del 55-75% a 50 μM e inibizione del 75% a 10 μM rispettivamente) senza tuttavia spostare il profilo di selettività  verso questa isoforma. Questi risultati sono in accordo con le caratteristiche strutturali dei siti di legame di HDAC1 e HDAC6 in quanto, lo stretto canale di HDAC6, ਠin grado di accomodare linker piccoli e lineari, rispetto al tunnel pi๠ampio di HDAC1 che puಠalloggiare linker pi๠voluminosi. Il pannello completo dei risultati, assistito dai calcoli di docking, ci consentirà  di delineare dettagliate relazioni struttura-attività  per la progettazione di nuovi inibitori dotati di elevata potenza e selettività .