Gli isoflavoni fanno parte della famiglia dei flavonoidi, componenti ubiquitari delle piante superiori, presenti in ogni parte della pianta dalle radici ai frutti. Contrariamente agli altri flavonoidi, gli isoflavoni sono presenti quasi unicamente nelle famiglie delle Leguminosae, e analogamente agli altri flavonoidi, mostrano un'attività farmacologica convalidata o promettente. In particolare il glabrescione B (GlaB), presente nei semi di Derris glabrescens, il cui potenziale farmacologico è stato messo recentemente in luce da ricercatori della Sapienza, ha mostrato un'interessante attività antitumorale. L'attività farmacologica di GlaB sembra essere dovuta al suo legame con la proteina Gli-1, impedendo l'interazione della proteina stessa con il DNA. In questo modo viene inibita la crescita dei tumori di tipo Hedgehog/Gli dipendenti. Un'altra molecola che è risultata attiva contro i tumori Hh dipendenti è il 2',4',5',3,4-pentametossichalcone (PMC). Essa esplica la sua azione andando a inibire l'attività di SMO, il trasduttore centrale della via Hh. L'ambiente in cui questi composti vengono prodotti e metabolizzati e i modi in cui possono essere introdotti per esercitare la loro attività sono in genere molto complessi. Noi vorremmo studiare i motivi di legame del GlaB e PMC con gli amminoacidi che rivestono il loro siti di interazione biologico. Isolare i complessi generati in soluzione come ioni gassosi mediante la spettrometria di massa (MS) accoppiata ad una sorgente ad electrospray (ESI) e studiarne la struttura e i motivi di legame con l'utilizzo la spettroscopia vibrazionale Infrared multiple-photon dissociation (IRMPD) potrebbe fornire ulteriori informazioni sulle molteplici sfaccettature che ne determinano la loro attività biologica.
L'obiettivo principale del presente progetto di ricerca, è quello di caratterizzare l'interazione strutturale di due piccole molecole, l'isoflavone naturale GlabrescioneB e un suo derivato sintetitico il 2',4',5',3,4-pentametossicalcone, con gli aminoacidi chiave presenti nei siti attivi delle loro proteine bersaglio, mediante spettroscopia IRMPD. Sia GlaB e PMC fanno parte di quelle molecole di origine naturale su cui la ricerca farmaceutica sta di nuovo focalizzando l'attenzione, quale fonte ed ispirazione per nuovi agenti terapeutici. Sebbene siano stati individuati i target biologici sui quali questi potenziali farmaci antitumorali vanno a legarsi, non sono state ancora chiarite le reali interazioni tra queste due molecole e le loro proteine bersaglio dagli studi condotti fino ad oggi in fase condensata, rimanendo in questo modo elusive. Queste informazioni sono invece molto importanti sia per comprendere le relazioni tra struttura e attività tramite le quali una determinata molecola esplica la sua azione antitumorale sia per fornire, nel caso dei SMO antagonisti, una comprensione meccanicistica delle mutazioni chemioresistenti che questa proteina di transmembrana può presentare.
Il primo punto di innovazione sarà quello di effettuare lo spettro IR di adotti ionici che mimano le possibili interazioni che si possono istaurare tra substrato in esame e sito proteico bersaglio in fase gassosa. Uno dei vantaggi della fase gassosa consiste nel fatto che le misure avvengono in assenza di effetti dovuti alla presenza di molecole di solvente o di controioni, in modo da evidenziare la reattività intrinseca di ioni, costituendo così un valido riferimento ed una alternativa allo studio di analoghe reazioni effettuate in soluzione. L'interesse di questo approccio è giustificato dall'ambiente idrofobico di diversi siti attivi enzimatici le cui proprietà in termini di polarità sono più vicine alla fase gassosa che non alla soluzione acquosa. Il secondo punto di innovazione sarà quello di non limitarci a studiare complessi binari (1 singolo substrato, 1 singolo amminoacido), la cui interpretazione non è comunque banale anche dal punto di vista computazionale, ma aumentare la complessità del sistema aggiungendo un secondo amminoacido per simulare meglio le interazioni che avvengono in ambiente biologico. L'approccio metodologico proposto, quantunque basato su solide competenze del gruppo proponente, ha carattere innovativo. Verifica e confronto sui risultati raggiunti durante le fasi del progetto saranno perseguiti sia attraverso discussione interna al gruppo e con altri ricercatori cointeressati, sia tramite presentazione e confronto con i colleghi in convegni nazionali e internazionali.
In particolare, nel corso del progetto saranno analizzati gli obiettivi raggiunti e saranno valutati secondo i criteri seguenti:
1) efficacia della chimica per ottenimento degli addotti da studiare,
2) grado di novità e di importanza dei complessi da studiare;
3) corrispondenza tra spettri IR sperimentali e quelli teorici per una caratterizzazione ottimale dell'addotto studiato.
In considerazione del tempo richiesto per la pubblicazione di un lavoro scientifico, un criterio utile di valutazione sarà costituito dalle comunicazioni presentate dai componenti del progetto a conferenze nazionali e internazionali.