Il progetto si inquadra in una linea di ricerca che indaga sui modi di interazione del cisplatino, potente farmaco antitumorale di largo uso, con le biomolecole bersaglio a livello di singola molecola o addotto. Il cisplatino esercita l'attività antitumorale tramite attacco al DNA in seguito alla reazione di sostituzione di ligando in soluzione acquosa che produce la specie attiva cis-[PtCl(NH3)2(H2O)]+. In particolare nello studio proposto si intende esaminare la sequenza dei primi stadi di reazione con ammino acidi (AA) target (Cys, Met, His) nel cammino di reazione che conduce dal complesso d'incontro tra cis-[PtCl(NH3)2(H2O)]+ con l'AA fino al complesso chelato in cui AA ha sostituito H2O e una molecola di NH3. Gli intermedi chiave nel processo sono quindi il complesso d'incontro, cis-[PtCl(NH3)2(H2O)(AA)]+, che corrisponde all'"encounter complex" nel meccanismo di sostituzione di ligando di Eigen-Wilkins, il complesso monofunzionale di sostituzione, cis-[PtCl(NH3)2(AA)]+, e il complesso chelato verso cui evolve termo dinamicamente la reazione, cis-[PtCl(NH3)(AA)]+. I metodi di indagine sono tutti basati sulla spettrometria di massa (MS) combinata con sorgente ESI, che consente di trasferire le specie formate in soluzione nella fase gassosa, dove possono essere esaminate senza perturbazioni allo stato isolato. La effettiva composizione elementare degli intermedi ionici sarà caratterizzata tramite MS ad alta risoluzione, la loro struttura tramite spettroscopia vibrazionale IRMPD associata a calcoli quantomeccanici e la loro reattività tramite dissociazione attivata da collisione. Lo scopo del lavoro mira a mettere in evidenza i siti preferenziali di platinazione e le interazioni, covalenti e non, che hanno influenza anche sul destino biologico del cisplatino.
L'approccio sviluppato e utilizzato dal gruppo di ricerca si basa sulla spettrometria di massa fornita di sorgente ESI e accoppiata alla spettroscopia laser IR con l'integrazione di calcoli ab initio. Questo approccio si è dimostrato in grado di fornire dettagliate informazioni strutturali sui complessi primari coinvolti nel destino biologico del cisplatino. Rispetto agli studi riportati precedentemente sui complessi monofunzionali del cisplatino con gli ammino acidi metionina e istidina, in questo progetto si vuole seguire l'intero percorso di reazione che porta dal monoaquocomplesso cis-[PtCl(NH3)2(H2O)]+ che rappresenta il reagente iniziale, per arrivare fino ai complessi chelati verso cui evolve termodinamicamente la reazione del cisplatino con gli amminoacidi target. In questo modo si ottiene un sistema modello che può essere di ausilio per interpretare i processi complessi che hanno luogo in soluzione o nell'ambiente biologico. E' importante sottolineare che, mentre il metodo di indagine si applica alle specie isolate in fase gassosa, gli ioni selezionati sono formati in soluzione acquosa. Infatti, l'eventuale isomerizzazione, che dovrebbe coinvolgere rottura e riarrangiamento a carico di legami di coordinazione al metallo, è inibita da elevate energie di attivazione quando la specie si trova in assenza di solvatazione. Quindi si ottiene un campionamento fedele e informativo di quanto si forma e avviene in soluzione. In particolare, la reazione di trasferimento di legante sull'aquocomplesso reagente ad opera degli amminoacidi target coinvolge nella coordinata di reazione la formazione di un "encounter complex" che rappresenta un intermedio chiave nel meccanismo di Eigen-Wilkins della reazione di sosituzione bimolecolare. Nel progetto si intende mettere in evidenza ed isolare questo complesso, caratterizzandone la struttura e la reattività. L'attivazione di questo intermedio, che si può approssimare ad un complesso di Pt(II) a cinque leganti cis-[PtCl(NH3)2(H2O)(AA)]+, potrà avvenire sia tramite collisioni non reattive (collision induced dissociation) che attraverso l'assorbimento multiplo di fotoni IR. La ripartizione tra il canale di dissociazione di AA (che rappresenta la retro dissociazione verso i reagenti) e la perdita di H2O (che è associata all'evento di trasferimento di ligando) è determinata dal profilo di energia libera della reazione. L'interpretazione dei risultati avverrà quindi tramite la simulazione computazionale del profilo di reazione. L'ottimizzazione delle geometrie dei complessi osservati (reagenti, intermedi e prodotti di reazione) e l'analisi delle frequenze fornisce gli spettri IR delle strutture candidate con cui si effettuerà l'attribuzione tramite confronto con lo spettro vibrazionale sperimentale.
Con l'indagine in fase gassosa si propone inoltre un confronto interessante con gli studi di diffrazione ai raggi X sui complessi allo stato solido che hanno rivelato come il legame del cisplatino avvenga sui gruppi in catena laterale della proteina esposti al solvente.
Per riassumere, scopo del progetto è rappresentare un riferimento utile nel chiarire la sequenza di platinazione di amminoacidi target nell'ambiente acquoso da cui i complessi ionici sono campionati e isolati.