Applicazione di tecniche NMR per l'assegnazione della configurazione assoluta di gamma-lattami chirali e loro interazione con la proteina HuR

This master degree takes part in a larger research project headed by Prof. Simona Collina at the University of Pavia (Department of Drug Sciences) in collaboration with the NMR unit of Prof. Francesca Vasile at the University of Milano (where I participated to this project). The main aim of the research is to obtain powerful and selective compounds able to modulate the ELAVl-1(HuR)‒mRNA complex. One of the compounds developed and studied as part of this project is BOPC1. BOPC1 constituted the focus of this thesis research. In fact, during my internship, I focused on finding a valid alternative to conventional methods for the assignment of the absolute configuration of BOPC1. This particular compound has γ-lactam scaffold with two trans stereocenters. The scope of this study could actually be broadened as the lactam scaffold is one of the most interesting scaffolds in the drug discovery field; indeed, lactams are spread over a great number of natural and synthetic bioactive compounds and drugs, and they are used as building blocks for the design and synthesis of novel amino acids, alkaloids and peptidomimetics. For this thesis project, after a thorough literature search, it was decided to follow an NMR-aided strategy to assign the absolute configuration of BOPC1, by following the work described by Riguera et al. This strategy allows to differentiate the enantiomers of a chiral compound by derivatizing them with a chiral derivatizing agent (CDA), transforming the enantiomers into diastereomers. Then by observing the difference in chemical shift of the proton signals two diastereomers, it is possible to assign the absolute configuration of the stereocenters. In this thesis, it was decided to use a non-conventional “Mosher” CDA. This this decision required to performed additional in silico and experimental studies to establish the most prevalent conformation of the derivatized products in solution. The results of this work could be useful to simplify the equipment required to have a faster, cheaper, method for the assignment of the absolute configuration of different chiral lactams developed within the research group; finally, this could speed up the discovery process of related candidate drugs.

Questa tesi di laurea magistrale si inserisce nel contesto del progetto di ricerca guidato dalla Prof. Simona Collina presso l'Università di Pavia (Dipartimento di Scienze del Farmaco) in collaborazione con l'unità NMR della Prof. Francesca Vasile presso l'Università di Milano (dove ho collaborato a questo progetto), ed è parte di un più ampio progetto di ricerca. Uno degli obiettivi è quello di ottenere composti potenti e selettivi in grado di modulare il complesso ELAVl-1(HuR)‒mRNA. In questo contesto, uno dei composti in studio è BOPC1. BOPC1 rappresenta il focus di questa tesi; infatti, mi sono concentrato sulla ricerca di una valida alternativa rispetto ai metodi convenzionali, per assegnare la configurazione assoluta di BOPC1. Questo particolare composto possiede uno scaffold γ-lattamico, con due stereocentri trans. L’interesse di questo studio in realtà può essere ampliato, poiché lo scaffold lattamico è uno tra gli scaffold più importanti nel campo del Drug Discovery; infatti, i lattami sono distribuiti su un gran numero di prodotti biologicamente attivi e farmaci di origine sia naturale che sintetica, e sono anche utilizzati come building block per la progettazione e la sintesi di nuovi amminoacidi, alcaloidi e peptidomimetici. Per questo progetto di tesi, dopo un'approfondita ricerca bibliografica, è stato deciso di seguire una strategia basata su tecniche NMR per assegnare la configurazione assoluta di BOPC1, seguendo il lavoro descritto da Riguera e collaboratori. Questa strategia consente di differenziare gli enantiomeri di un composto chirale derivatizzandoli con un agente di derivatizzante chirale (CDA), trasformando gli enantiomeri in diastereoisomeri. Quindi osservando la differenza di chemical shift del segnale dei protoni dei due diastereoisomeri, è possibile assegnare la configurazione assoluta dei centri di asimmetria. In questa tesi è stato deciso di utilizzare un CDA "Mosher" non convenzionale. Questa decisione ha comportato la necessità di ulteriori studi sia in silico che sperimentali, per stabilire la conformazione dei derivati ottenuti più popolata in soluzione. I risultati di questo lavoro potrebbero essere utili per semplificare le attrezzature necessarie, e avere quindi un metodo più veloce e più economico, rispetto ad altri metodi convenzionali, per l'assegnazione della configurazione assoluta di diversi lattami chirali sviluppati all'interno del gruppo di ricerca; quindi, il proseguimento di questo studio potrebbe accelerare il processo di scoperta di candidati farmaci ad essi correlati.