Synthesis, characterization and biophysical evaluation of novel G-Quadruplex stabilizing agents

Sequenze di DNA particolarmente ricche di guanine e potenzialmente in grado di formare strutture di tipo G-quadruplex sono diffuse sia nel genoma umano che in quello di altre specie. Il telomero ne rappresenta un esempio ormai largamente discusso e costituisce tuttora un interessante obiettivo nella strategia antitumorale basata sulla inibizione indiretta della telomerasi tramite stabilizzazione di G-quadruplex. Va comunque considerato che nel genoma umano sono state individuate oltre 376000 sequenze di questo tipo, ossia con la peculiarità di essere ricche in guanine, con una localizzazione preferenziale in alcune regioni rappresentate dai proto-oncogeni. In questo ambito i G-quadruplex potrebbero agire come interruttori di accensione e spegnimento, o di regolazione, della trascrizione di tali sequenze; il DNA strutturato generalmente non viene infatti processato dagli enzimi coinvolti. I G-quadruplex sono stati descritti in letteratura quali regolatori di molti processi cellulari di rilievo come l'allineamento cromosomico, la replicazione, la trascrizione e la ricombinazione del genoma. Recentemente, inoltre, la ricerca nell’ambito della stabilizzazione del G-quadruplex si è affacciata all’ambito antivirale. Ad esempio BRACO-19, uno stabilizzatore di G-quadruplex a struttura acridinica, ha mostrato effetti anti-HIV-1 ed in generale la capacità di interagire con G-quadruplex costituiti da acidi nucleici a base di DNA, RNA o ibridi. Lo scopo del progetto di ricerca è costituito dalla sintesi di piccole molecole che agisconocome potenziali stabilizzatori di acidi nucleici strutturati in G-quadruplex. Le molecole che sono state sintetizzate nel corso di questo progetto condividono, in generale, alcuni motivi strutturali comuni a composti riportati in letteratura quali antrachinoni, antraceni, naftalenediimmidi, acridine; gli schemi di sintesi sono inoltre stati progettati per riprendere le caratteristiche chimico-strutturali di un composto precedentemente sintetizzato dal gruppo di ricerca del Prof. Zagotto che ha mostrato una notevole capacità nello stabilizzare il DNA G-quadruplex. Tecniche avanzate e complementari quali modellistica molecolare, fluorescence melting, studi di legame ESI-MS e ion mobility MS sono state impiegate per lo studio della capacità delle molecole sintetizzate di interagire con il DNA e di stabilizzare tale particolare struttura. Gli esperimenti hanno messo in luce il ruolo di alcuni aspetti strutturali dei composti sintetizzati, come ad esempio le proprietà conformazionali, nell'influenzare l'efficacia nella stabilizzazione del quadruplex. La ricerca ha permesso infine di ottenere interessanti informazioni di relazione struttura-attività e di inviduare composti con una promettente capacità di stabilizzare il G-quadruplex.