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Emopressina e emopressina (1-6): studi NMR e molecular docking

L’emopressina (PVNFKFLHS) è un peptide bioattivo di nove amminoacidi derivato dal frammento 95−103 della catena α1 dell’emoglobina. Originariamente scoperto per la sua attività sul sistema cardiovascolare, nel 2007 è stata riconosciuta la sua attività di antagonista/agonista inverso a livello del recettore CB1 dei cannabinoidi. Ulteriori approfondimenti hanno successivamente evidenziato che un comportamento analogo al recettore CB1 è evidenziato dal suo frammento più corto, da noi nominato emopressina (1−6) (PVNFKF).
Il recettore CB1 dei cannabinoidi è un recettore accoppiato a proteina Gi (GPCR) implicato in molti processi fisiologici e in particolare nell’omeostasi metabolica e nel controllo dell’assunzione di cibo; per questo motivo composti antagonisti del recettore CB1 sono stati diffusamente studiati per l’applicazione come potenziali farmaci nel trattamento del sovrappeso e dell’obesità.
Il punto di arrivo della ricerca sugli antagonisti CB1, è rappresentato dal rimonabant che è stato usato nella terapia antiobesità dal 1994 ed è stato successivamente ritirato dal commercio per i suoi effetti collaterali a livello del sistema nervoso centrale (SNC). La ricerca farmaceutica spinge quindi per la scoperta di nuovi composti antagonisti CB1 utilizzabili nella terapia anti−obesità, ma privi di effetti collaterali centrali.
In questo contesto si inserisce il progetto sperimentale sviluppato nel presente lavoro di tesi che ha avuto per oggetto lo studio conformazionale NMR dei peptidi emopressina (PVNFKFLSH) ed emopressina (1−6) (PVNFKF), nonché l’analisi delle loro preferenze conformazionali al sito di “binding” mediante procedure di “molecular docking”. Lo studio strutturale dell’emopressina e dell’emopressina (1−6), composti di natura peptidica finora non sperimentati come antagonisti CB1, può fornire elementi innovativi per la progettazione di nuove molecole.

Il lavoro è stato articolato nelle seguenti fasi:
a. Calcolo dei modelli strutturali di emopressina ed emopressina (1−6) sulla base dei dati NMR.
b. Costruzione del modello recettoriale per “homology modelling”. Il modello strutturale del recettore CB1 è stato costruito sulla base dell’omologia di sequenza con la rodopsina, una delle poche GPCR di cui sia nota la struttura cristallografica.
c. Calcoli di molecular docking del rimonabant. Il molecular docking del rimonabant , già pubblicato in diversi lavori scientifici, è stato effettuato per validare il modello di recettore costruito.
d. Calcoli di “molecular docking” di emopressina ed emopressina (1−6). Le preferenze conformazionali di emopressina ed emopressina (1−6) al sito di binding sono state evidenziate mediante procedure di “molecular docking" a partire dalle strutture NMR calcolate.

Gli studi NMR hanno dimostrato che i peptidi emopressina ed emopressina (1−6) hanno tendenza ad assumere conformazioni regolari di tipo turn nella porzione centrale e C−terminale della sequenza. In particolare emopressina presenta strutture beta−turn nel segmento Asn3−His9, mentre emopressina (1−6) presenta una conformazione gamma−turn nel segmento Asn3−Phe6.
I calcoli di “molecular docking” mostrano che per entrambi i peptidi l’interazione al sito di binding è stabilizzata da legami a idrogeno che coinvolgono Asn3 e Lys5 dei ligandi, rispettivamente con Lys192 e Asp366 del recettore CB1. Altre interazioni significative sono basate su legami di Van der Waals che coinvolgono gli aminoacidi N−terminali e le Phe in posizione 2 e 4. Il confronto delle pose di “binding” dei peptidi da noi studiati con il modello farmacoforico del rimonabant, noto da dati di letteratura, dimostra che i legami a idrogeno summenzionati sono interazioni importanti e comuni sia ai ligandi peptidici che a quelli non peptidici; inoltre gli aminoacidi N−terminali dei peptidi occupano a livello del sito attivo gli stessi siti occupati dalla porzione piperidinica del rimonabant.
La superficie molecolare incide in modo significativo sulle possibilità di interazione dei ligandi a livello del sito attivo. Infatti tra emopressina ed emopressina (1−6), solo quest’ultimo ha le dimensioni ideali per occupare interamente il sito attivo del recettore, mentre emopressina a causa delle maggiore estensione molecolare occupa il sito recettoriale mediante gli aminoacidi N−terminali e centrali, esponendo la parte C−terminale in una regione esterna al sito attivo del recettore.
In conclusione si può ipotizzare che a livello del sito di binding esistono delle nicchie di interazione alternative e potenzialmente esplorabili mediante nuove molecole che possono costituire lead compounds per nuovi composti ad azione anti−obesità.

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Capitolo I Cannabinoidi e Sistema Endocannabinoide 1.1 I cannabinoidi e il sistema endocannabinoide Il sistema conosciuto come sistema endocannabinoide (ECS) comprende recettori e endocannabinoidi, gli enzimi per la sintesi e l‟inattivazione, e i target molecolari per gli endocannabinoidi (De Petrocellis et al. 2004). Il sistema ECS è implicato in un gran numero di funzioni : controlla l‟appetito, il bilancio energetico, funzioni metaboliche e l‟apporto di cibo. In più, il sistema ECS è implicato nella neuroprotezione, la modulazione della nocicezione, la risposta immunitaria e infiammatoria, e può produrre effetti antitumorali influenzando gli eventi intracellulari che controllano la proliferazione di numerosi tipi di cellule cancerose ( Bifulco et al. 2008). 9 Molti composti endocannabinoidi−simili derivano dal composto psicoattivo ΔTHC della Cannabis Sativa e sono stati sviluppati e usati come strumenti farmacologici, mostrando utilità come stimolanti dell‟appetito, anti−emetici, analgesici, agenti anti−glaucoma e inibitori della crescita tumorale (Ligresti et al. 2003), e in più nel trattamento di malattie neurodegenerative come la sclerosi multipla. La Cannabis Sativa si caratterizza per una composizione chimica molto complessa e non interamente definita, ciononostante più di 500 composti sono stati identificati, oltre 60 dei quali 1

Laurea liv.II (specialistica)

Facoltà: Farmacia

Autore: Adolfo Bussone Contatta »

Composta da 111 pagine.

 

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