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Caratterizzazione di nuovi inibitori non-nucleosidici della trascrittasi inversa di HIV-1 della classe N,N-DABO

Informazioni tesi

  Autore: Marcella Facchini
  Tipo: Laurea liv.II (specialistica)
  Anno: 2006-07
  Università: Università degli Studi di Pavia
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Biotecnologie industriali
  Relatore: Giovanni Maga
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 68

La trascrittasi inversa (RT) del virus dell’immunodeficienza umana di tipo 1 (HIV-1) è un enzime che possiede un ruolo chiave nel ciclo infettivo che porta alla sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS) e di conseguenza rappresenta uno dei bersagli principali della terapia antiretrovirale. Gli inibitori della RT si possono dividere in due classi: gli inibitori nucleosidici (NRTI) e gli inibitori non-nucleosidici (NNRTI). Quest’ultimo gruppo di composti, oggetto del mio lavoro di tesi, pur presentando un’ampia eterogeneità di strutture chimiche, è accomunato da uno stesso meccanismo d’azione; gli NNRTI, infatti, interagiscono in maniera non competitiva con un sito allosterico della RT, adiacente al sito catalitico. Il presentarsi di una o più sostituzioni di singoli amminoacidi in questo sito di legame può conferire cross-resistenza da parte del virus nei confronti di più NNRTI. Lo scopo della mia ricerca è quindi stato identificare molecole che avessero una buona attività inibitoria nei confronti della forma wild type dell’enzima, ma che fossero attivi anche sulle forme mutanti, in particolare K103N e Y181I, poiché queste mutazioni, oltre ad essere le più diffuse, portano resistenza a tutti i farmaci NNRTI attualmente utilizzati.
Nel presente lavoro sono stati studiati i composti della classe DABO (diidro-alcossi-benzil-ossipirimidine), in collaborazione con il Prof. Antonello Mai (Università degli studi di Roma “La Sapienza”), il cui gruppo si è occupato della sintesi chimica. In particolare sono stati testati i derivati N,N-DABO, poichè si erano dimostrati efficaci a largo spettro sulle forme mutanti di RT. Abbiamo determinato l’attività inibitoria e il meccanismo d’azione dei derivati 2-cloro-6-fluoro-N,N-DABO e abbiamo investigato, mediante test di analisi cinetica, l’affinità degli inibitori in esame per ciascuno dei tre complessi catalitici, formati da enzima e rispettivi substrati (acido nucleico e nucleotide), valutando la stabilità di questi ultimi attraverso la determinazione delle velocità di associazione (kon) e di dissociazione (koff) degli inibitori dal sito allosterico di RT. I risultati ottenuti sono stati confrontati con quelli ricavati da precedenti studi sui composti 2,6 F2-sostituiti, i quali presentavano basse velocità di dissociazione dall’enzima (tight-binding), indicando un’ottima stabilità del legame, ma valori altrettanto bassi di velocità di associazione (slow-binding). Abbiamo osservato dei miglioramenti interessanti: i valori di kon dei 2,6-Cl,F-derivati, principalmente dei composti MC1838 e MC1839, sono decisamente più alti, soprattutto nell’associazione all’enzima wt libero [E] e al complesso binario con l’acido nucleico [E:NA]. Inoltre, i risultati ottenuti sui mutanti K103N e Y181I indicano, rispetto ai precedenti derivati, un’attività inibitoria maggiore, dovuta probabilmente ad un legame più stabile, in particolare al complesso ternario con acido nucleico e nucleotide [E:NA:dNTP].
Dall’esito di questo lavoro si può evincere che i composti testati potrebbero trovare applicazioni cliniche significative nella terapia antiretrovirale, sebbene siano necessari ulteriori approfondimenti tossicologici e farmacologici. Questi dati possono essere inoltre utili per studi di interazione molecolare con l’enzima RT, permettendo l’identificazione di nuovi derivati.

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6 INTRODUZIONE 1. LA SINDROME DA IMMUNODEFICIENZA ACQUISITA (AIDS) 1.1 Definizione di AIDS La sindrome da immunodeficienza acquisita (AIDS) è causata dall’infezione da parte del virus HIV (human immunodeficiency virus), un lentivirus che appartiene alla famiglia dei retrovirus, con un genoma lungo circa 9 kbp, formato da due filamenti di RNA a senso positivo. Esistono due sierotipi, HIV-1 e HIV-2, aventi un’omologia del 40-60% e derivanti filogeneticamente dal SIV, retrovirus che colpisce alcune specie di scimmie africane.HIV-1 è responsabile della grande maggioranza dei casi di AIDS. HIV-2, il quale presenta una maggiore omologia genetica con il SIV rispetto all’HIV-1, appare infatti meno efficiente di HIV-1 nella trasmissione dell’infezione, pertanto ha determinato un’epidemia ristretta all’Africa occidentale. Questo agente virale colpisce il sistema immunitario, in particolare può infettare macrofagi, monociti, cellule nervose e, principalmente, i linfociti T helper (Th), altrimenti noti come TCD4+. Caratteristica comune a queste cellule è l’espressione sulla loro superficie della glicoproteina CD4, recettore bersaglio per l’aggancio del virus1. Come illustrato in dettaglio più avanti, l’HIV infetta la cellula ospite integrando il proprio patrimonio genetico nel genoma cellulare. Il DNA provirale così ibridato può rimanere per mesi o anni in stato di latenza, ossia trascrizionalmente inattivo, fino a riattivazione, che in genere avviene in seguito a stimoli proliferativi a carico della cellula ospite. L’avvio del ciclo di replicazione culmina con la liberazione della nuova popolazione virale e la morte del linfocita ospite.

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