Progettazione di inibitori innovativi per la Farnesil Pirofosfato sintasi

L'enzima Farnesil pirofosfato sintetasi (FPPS), appartenente alla famiglia delle preniltranferasi, è stato identificato nell’ultimo decennio come target interessante sia per farmaci antitumorali che antinfettivi. Come tutte le preniltransferasi, catalizza l’aggiunta di una unità isoprenilpirofosfato (IPP) a una catena preesistente di isoprenoide, in particolare di geranilpirofosfato, producendo farnesilpirofosfato. Per il suo ruolo nella biosintesi dell'ergosterolo, l’enzima FPPS è risultato interessante anche come bersaglio per la ricerca di nuovi farmaci per la malattia di Chagas, la lesmaniosi e per diverse malattie tropicali che influenzano circa 10 milioni di individui. Essendo coinvolto in svariate funzioni, le cui conseguenze fisiologiche non sono ancora del tutto chiare, la FPPS ha stimolato gli studiosi alla ricerca di nuovi analoghi del suo substrato come strumenti per verificare identità, struttura, meccanismo e funzione dell’enzima. Inibitori classici della FPPS sono bifosfonati (BPs) e bifosfonati contenenti azoto (N-BPs). Scoperti alla fine degli anni ‘60, sono analoghi sintetici e non idrolizzabili dell’ IPP. Essendo capaci di legare ioni metallici bivalenti come il Ca++, questi composti sono rapidamente rimossi dal circolo e legano in vivo la superficie delle ossa in siti di rimodellamento attivo. Questa classe di farmaci, come l’etidronato e il clodronato, il pamidronato, alendronato e risedronato, sono utilizzati per il trattamento dell'osteoporosi, della malattia ossea di Paget e per l'ipercalcemia maligna. Da sottolineare la notevole differenza di potenza fra BPs e N-BPs, di diversi ordini di grandezza. L’inibizione della FPPS da parte dei N-BPs avviene a concentrazioni nanomolari o addirittura picomolari, come nel caso del zoledronato. Studi preclinici rivelano, oltre alla loro azione sul riassorbimento osseo, una azione antiangiogenica dei N-BPs. Purtroppo negli ultimi anni sono emersi alcuni problemi rari, ma potenzialmente gravi, legati all'uso di questi farmaci. Fra questi vi sono i problemi d'osteonecrosi della mascella, i rischi oculari, l'insufficienza renale acuta e le gravi ipocalcemie. Una recente ricerca condotta dall’Università di Salerno in collaborazione con il nostro Dipartimento ha evidenziato la possibile inibizione della FPPS da parte della N6-isopenteniladenosina (i6A) e dei suoi derivati, che sono risultati efficaci nel trattamento e nel blocco della crescita di cellule tumorali a livello tiroideo. La mancanza di dati sperimentali definitivi e univoci sul legame fra i6A e FPPS impedisce al momento una chiara definizione del meccanismo di azione dei derivati adenosinici, ma gli studi preliminari lasciano presumere una possibile sovrapposizione di target fra N-BPs e i6A. Nasce così il progetto di questa Tesi, finalizzata a sondare dal punto di vista teorico la possibile interazione di i6A con FPPS, sia come inibitore diretto che allosterico. Il progetto è volto a stabilire se, in particolare, la porzione ribosidica possa sostituire quella bifosfonica nel legame con l’enzima e a disegnare nuovi possibili inibitori privi di effetto sequestrante del calcio. A tal fine è stata studiata la miglior procedura computazionale adeguata a: • razionalizzare i rapporti struttura attività dei composti attivi, ancora poco chiari su questo target, • supportare dal punto di vista teorico l’interazione dell’ i6A con il sito attivo della FPPS, ancora non confermato sperimentalmente, • effettuare la filtrazione di un database commerciale, in modo da indicare nuovi scaffold potenzialmente attivi come inibitori della FPPS