Design and structural optimization of new molecules as potential antiinflammatory and/or anticancer agents.

2013 - 2014L’infiammazione ed il cancro sono due complessi meccanismi patologici in cui risultano coinvolti una serie di differenti mediatori molecolari. La profonda connessione tra cancro ed infiammazione è ben nota e la modulazione di questi processi rappresenta uno dei principali obiettivi della moderna chimica farmaceutica. L’identificazione di nuove entità molecolari capaci di interferire con target biologici coinvolti in questi due meccanismi è altamente auspicabile per lo sviluppo sia di nuovi potenziali farmaci sia di sonde molecolari utili per studiare aspetti biologici finora meno investigati. Tre principali target, coinvolti a vari livelli nell’infiammazione e nel cancro, sono stati investigati a fondo: le proteine contenenti bromodomain (BRD), l’enzima microsomiale prostaglandina E2 sintasi di tipo 1 (mPGES-1) e lo chaperone heat shock protein 90 (Hsp90). I risultati ottenuti possono essere riassunti in tre principali sezioni, in base al target di interesse: a) Scoperta di nuovi modulatori dei bromodomain umani attraverso approcci structure-based e metodiche computazionali. I BRD sono moduli proteici evolutivamente conservati che fungono da “readers” del codice istonico, riconoscendo residui di acetil-lisina (Kac) sulle code istoniche. Il coinvolgimento delle proteine contenenti BRD è recentemente emerso in molteplici patologie, specialmente in processi tumorali. Allo scopo di identificare un nuovo chemotipo in grado di mimare Kac, è stato intrapreso un approccio structure-based partendo da frammenti a nucleo 9H-purinico. Uno dei frammenti inizialmente identificati (2a), che era emerso come ligando dei BRD umani, è stato sistematicamente modificato impiegando approcci si sintesi organica in modo da ricavare un profilo di relazioni struttura attività da sfruttare nel successivo step di ottimizzazione strutturale. Questi studi hanno permesso di individuare ligandi con affinità nell’ordine del nanomolare per BRD9 (composti 7d e 11) e solo residua affinità micromolare per BRD4. Il legame di 7d e 11 al bromodomain di BRD9 è stato investigato mediante esperimenti di cristallografia e di docking flessibile che hanno evidenziato un esteso riarrangiamento dei residui aminoacidici che formano la tasca di riconoscimento di Kac, suggerendo un meccanismo di interazione di tipo “induced-fit”. Infine, i composti non hanno esibito alcun effetto citotossico in cellule HEK293T e hanno efficacemente spiazzato il bromodomain di BRD9 dalla cromatina in saggi BRET (Bioluminescence Resonance Energy Transfer), influendo solo parzialmente sul complesso BRD4/istone. b) Identificazione ed ottimizzazione strutturale di inibitori dell’mPGES-1 a nucleo diidropirimidinico. L’mPGES-1 è un omotrimero di membrane coinvolto nella cascata dell’acido arachidonico, che funge da enzima terminale nella via biosintetica delle cicloosigenasi (COX) catalizzando la formazione della prostaglandina (PG)E2 dal precursore PGH2. L’inibizione dell’mPGES-1 può rappresentare un valido approccio terapeutico per modulare la formazione della PGE2 indotta da stimoli infiammatori, permettendo di evitare interferenze con i prostanoidi costitutivamente prodotti. Al fine di individuare una nuova piattaforma molecolare per la modulazione dell’mPGES-1, è stato seguito un approccio structure-based focalizzato su una collezione di molecole a nucleo 3,4-diidropirimidin-2(1H)-onico (DHPM), utilizzando la prima struttura cristallografica ad alta risoluzione dell’enzima in forma attiva (PDB: 4AL0). Le interazioni con la controparte recettoriale sono state introdotte come filtro qualitativo per la selezioni dei composti più promettenti da sintetizzare nella successiva fase di sintesi chimica. I risultati biologici ottenuti sono stati in accordo con i suggerimenti computazionali portando all’individuazione di due molecole (48 e 49) con una promettente attività inibitoria nei confronti dell’mPGES-1 da saggi in vitro. La più recente struttura cristallografica dell’mPGES-1 in complesso con l’inibitore noto LVJ (PDB: 4BPM) è stata utilizzata per ottimizzare il composto 48 (IC50 = 4.16 ± 0.47 μM), portando al composto 53, un inibitore con attività 10 volte maggiore rispetto al composto lead (IC50 = 0.41 ± 0.02 μM). Allo scopo di investigare ulteriormente questo complesso enzima, sono stati seguiti anche protocolli di espressione eterologa dell’mPGES-1 umano, seguiti da successivi studi di cristallizzazione bidimensionale. c) Il nucleo diidropirimidinico come nuovo chemotipo per la modulazione del sito C-terminale di Hsp90. Hsp90 è uno chaperone molecolare ampiamente coinvolto nello sviluppo, sopravvivenza e proliferazione di cellule tumorali. I più noti inibitori di Hsp90 si legano alla regione N-terminale della proteina. Tuttavia, questo tipo di modulazione è associato in ambito clinico a problemi di somministrazione e di tossicità dovuti all’induzione della risposta da stress nelle cellule tumorali, un meccanismo citoprotettivo indesiderato. Sebbene meno investigata, l’inibizione del sito C-terminale di Hsp90 rappresenta un approccio alternativo molto promettente per lo sviluppo di nuovi potenziali farmaci antitumorali, in quanto esso non risulta essere associato agli effetti negativi causati dalla risposta da stress. Nel tentativo di identificare modulatori della regione C-terminale di Hsp90 non ispirati a composti naturali, una collezione di derivati a nucleo diidropirimidinico (DHPM) è stata sintetizzata. Il razionale alla base di tale scelta deriva dell’analogia strutturale tra tale scaffold e l’uridina trifosfato, un nucleotide capace di legarsi selettivamente al C-terminale di Hsp90, ma non all’N-terminale. Saggi biologici hanno confermato che il nucleo diidropirimidinico può essere effettivamente considerato come un nuovo chemotipo per la modulazione della funzione chaperonica di Hsp90 attraverso l’interazione con la sua regione C-terminale. In particolare, il composto 54 è stato identificato come un nuovo promettente agente antiproliferativo capace di legarsi al C-terminale di Hsp90. [a cura dell'autore]XIII n.s

Exploration of the dihydropyrimidine scaffold for the development of new potential anti-inflammatory agents blocking prostaglandin E2 synthase-1 enzyme (mPGES-1)

Agents targeting microsomal prostaglandin E-2 synthase-1 (mPGES-1) would inhibit only PGE(2) production induced by inflammatory stimuli and thus could represent a valuable alternative to non-steroidal anti-inflammatory drugs (NSAIDs) as they should be free from the severe side effects of the classic anti-inflammatory drugs. Although several mPGES-1 inhibitors have been so far identified, none of them is currently in clinical trials, therefore the discovery of new molecular platforms, able to interfere with this interesting target, is urgently required. Here, we report the results of a focused collection of dyhidropyrimidin-2(1H)-one based molecules projected by Virtual Screening computational techniques. The key interactions with the receptor counterpart were introduced as a qualitative filter for the selection of the most promising compounds. The biological data obtained are consistent with the computer-aided suggestions and disclosed two interesting molecules showing in vitro mPGES-1 inhibitory activity in the low mu M range

9H-purine scaffold reveals induced-fit pocket plasticity of the BRD9 bromodomain

The 2-amine-9H-purine scaffold was identified as a weak bromodomain template and was developed via iterative structure based design into a potent nanomolar ligand for the bromodomain of human BRD9 with small residual micromolar affinity toward the bromodomain of BRD4. Binding of the lead compound 11 to the bromodomain of BRD9 results in an unprecedented rearrangement of residues forming the acetyllysine recognition site, affecting plasticity of the protein in an induced-fit pocket. The compound does not exhibit any cytotoxic effect in HEK293 cells and displaces the BRD9 bromodomain from chromatin in bioluminescence proximity assays without affecting the BRD4/histone complex. The 2-amine-9H-purine scaffold represents a novel template that can be further modified to yield highly potent and selective tool compounds to interrogate the biological role of BRD9 in diverse cellular systems

Structural Insights for the Optimization of Dihydropyrimidin-2(1<i>H</i>)‑one Based mPGES‑1 Inhibitors

The recently crystallized structure of microsomal prostaglandin E₂ synthase 1 (mPGES-1) in complex with the inhibitor LVJ (PDB code: 4BPM) offered new structural information for the optimization of the previously identified lead compound <b>1</b> (IC₅₀ = 4.16 ± 0.47 μM), which contains the privileged dihydropyrimidin-2-one chemical core. Systematic optimization of <b>1</b>, through accurate structure-based design, provided compound <b>4</b> with a 10-fold improved mPGES-1 inhibitory activity (IC₅₀ = 0.41 ± 0.02 μM). Here we highlight the optimal scaffold decoration pattern of <b>4</b> and propose a three-dimensional model for the interaction with this complex trimeric membrane protein. The reported computational insights, together with the accessible one-pot synthetic procedure, stimulate for the generation of further potent dihydropyrimidine-based mPGES-1 inhibitors

9<i>H</i>‑Purine Scaffold Reveals Induced-Fit Pocket Plasticity of the BRD9 Bromodomain

The 2-amine-9<i>H</i>-purine scaffold was identified as a weak bromodomain template and was developed via iterative structure based design into a potent nanomolar ligand for the bromodomain of human BRD9 with small residual micromolar affinity toward the bromodomain of BRD4. Binding of the lead compound <b>11</b> to the bromodomain of BRD9 results in an unprecedented rearrangement of residues forming the acetyllysine recognition site, affecting plasticity of the protein in an induced-fit pocket. The compound does not exhibit any cytotoxic effect in HEK293 cells and displaces the BRD9 bromodomain from chromatin in bioluminescence proximity assays without affecting the BRD4/histone complex. The 2-amine-9<i>H</i>-purine scaffold represents a novel template that can be further modified to yield highly potent and selective tool compounds to interrogate the biological role of BRD9 in diverse cellular systems

9<i>H</i>‑Purine Scaffold Reveals Induced-Fit Pocket Plasticity of the BRD9 Bromodomain

The 2-amine-9<i>H</i>-purine scaffold was identified as a weak bromodomain template and was developed via iterative structure based design into a potent nanomolar ligand for the bromodomain of human BRD9 with small residual micromolar affinity toward the bromodomain of BRD4. Binding of the lead compound <b>11</b> to the bromodomain of BRD9 results in an unprecedented rearrangement of residues forming the acetyllysine recognition site, affecting plasticity of the protein in an induced-fit pocket. The compound does not exhibit any cytotoxic effect in HEK293 cells and displaces the BRD9 bromodomain from chromatin in bioluminescence proximity assays without affecting the BRD4/histone complex. The 2-amine-9<i>H</i>-purine scaffold represents a novel template that can be further modified to yield highly potent and selective tool compounds to interrogate the biological role of BRD9 in diverse cellular systems

Rassegna storica salernitana. N.s. A.23, n.2(2006)

La Società Salernitana di Storia Patria aderisce al progetto EleA e autorizza la pubblicazione del fascicoloN.S., A. 23, n.2(2006): La Greca, F., I beneficiari della legge agraria di Tiberio Gracco e le assegnazioni in Lucania, P. 11 ; Vitolo, G., Nel laboratorio della storia. I medici di Salerno, le terme di Baia-Pozzuoli e la leggenda virgiliana di Napoli, P. 43 ; Caffaro, A., Falanga, G., La chiesa rupestre del S. Salvatore sul Monte Stella, P. 75 ;Toscano, G., Libri e letture di due principesse della corte aragonese di Napoli: Isabella di Chiaromonte e Ippolita Maria Sforza, P. 109 ; Colapietra, R., Storici municipali e regionali nell'Abruzzo di età spagnola, P. 135 ; Colangelo, G.A., Per una storia del Magistero di Salerno, P. 153 ; Gallo, I., Riccardo Avallone latinista ed epigrafista, P. 177 ; Torraca, L., Un nuovo profilo storico della biografia greca, P. 185 ; Memoli Apicella, D., Divagazioni onomastiche su Trotula de Ruggiero, P. 199 ; Cassese, M., Un vescovo di Capaccio al concilio di Trento: Enrico Loffredo, P. 209 ; Russo, N., Nuove noterelle biografiche su Francesco Brandileone, P. 219 ; Strocchia, T., Antonio Sacco e i documenti certosini provenienti da Sala Consilina, P. 227 ; Ferraro, S., Gerardo Laurini (1858-1931); un dimenticato docente del 'Tasso" di Salerno, ultimo discepolo di De Sanctis, P. 235 ; Gallo, I., Certosini in grigio verde, P. 239 ; Gallo, I., Rappresentazioni classiche nel Salernitano, P. 241 ; Taglé, M.R., Alessandro re de'Molossi a Pandosia: una tragedia di Giovanni E. Bideri, P. 245 ; Senatore, F., Che cos'è, oggi, la "Rassegna Storica Salernitana"?, P. 253 ; Casella, M., La diocesi di Salerno-Acerno nel primo Novecento. La visita apostolica del' 1909, P. 261 ; Buongiovanni, C., Epigramma longum: storia di una tipologia epigrammatica da Marziale alla tarda antichità, P. 305 ; Sansone, M., Symposium cumanum. The vergilian tradition: manuscripts, texts and reception, P. 315 ; Picariello, S., Archeologia Medievale nell'Italia centro-meridionale. Insediamenti e territorio, P. 323 ; Li Pira, F., L'alimentazione come strumento terapeutico da Ippocrate ad oggi, P. 331 ; Dentice Di Accadia, S., Discorsi pronunciati e discorsi ascoltati: contesti di eloquenza tra Grecia, Roma ed Europa, P. 333 ; Di Rubba, C., Piedisacco, C., Tra prosa e poesia nell'Umanesimo e nel Rinascimento (in Italia e nelle Marche), P. 341 ; Erto, M., Il poema epico dall'Antichità all'Umanesimo, P. 347 ; La Greca, F., Beni culturali e mondo antico: un convegno per la valorizzazione del patrimonio storico e archeologico di Paestum, P. 349 ; Ruggiero, N., Per un ritratto di Pasquale Villari. Un intellettuale italiano tra due secoli, P. 351.Sul recto del frontespizio: fasc. 46 della Nuova Serie (annata LXVI dalla fondazione