PROGETTAZIONE E SINTESI DI NUOVE 1,4-DIIDROPIRIDINE QUALI MODULATORI ALLOSTERICI DELLA PROTEINA CHINASI C

Protein kinases C (PKCs) are enzymes involved in modulation of gene expression, cell division, migration, proliferation and differentiation, cell survival and apoptosis, and therefore, implicated in several diseases, such as cancer, Alzheimer’s disease (AD) and diabetes mellitus (DM). Several studies on the structure, functions and regulation of PKCs revealed that the C1 domain of these enzymes provides a potential drug target for the allosteric modulation of their activity. Prof. Jari Yli-Kauhaluoma (Faculty of Pharmacy, University of Helsinki) and his team of researchers, previously developed dialkyl 5-(hydroxymethyl)isophthalate (HMI) derivatives that binds to the C1 domain of PKC at the diacylglycerol/phorbol ester binding site. Biological assays revealed the affinity of the HMIs for PKCα and -δ, exhibiting antiproliferative and neuroprotective effects. However, the high lipophilicity of the HIMs is a limiting factor for their solubility. With the aim to improve the solubility of the HMIs, this work was focused on the development of new C1 domain binding compounds which include a 1,4-dihydropyridine (DHP) core. Indeed, DHPs represent an interesting class of compound because of their chemical, biological and pharmacokinetic properties. Docking models on the PKCδC1B domain crystal structure (PDB: 1PTR) suggested the 1,4-DHP as a suitable scaffold for new ligand candidates, however, the photosensitivity of these symmetric N-substituted 1,4-DHPs affects their stability during syntheses and isolation. Different scaffolds have already been designed as new potential PKC modulators, but their synthesis was not attempted due to the COVID-19 pandemic.

Le proteine chinasi C (PKC) sono enzimi che svolgono un ruolo importante in diverse funzioni biologiche, quali la modulazione dell’espressione genica, la divisione, proliferazione e differenziazione cellulare, la migrazione, la sopravvivenza cellulare e l’apoptosi. Di conseguenza, sono coinvolte in diverse malattie quali cancro, malattia di Alzheimer e diabete mellito. Diversi studi relativi alla struttura, funzione e regolazione delle PKC hanno dimostrato che il dominio C1 di tali proteine risulta essere un potenziale bersaglio farmacologico per la modulazione allosterica della loro attività. Il Prof. Jari Yli-Kauhaluoma (Università di Helsinki, Facoltà di Farmacia) e il suo gruppo di ricerca, presso cui ho svolto la presente tesi di laurea nell’ambito del progetto Erasmus, hanno precedentemente sviluppato alcuni derivati del 1,3-dialchil-5-idrossimetilisoftalato che sono in grado di legare il dominio C1 della PKC nel sito di legame del diacilglicerolo/esteri del forbolo. In particolare, i saggi di binding hanno chiaramente evidenziato, per questa classe di composti, una interessante affinita’ per le isoforme α e -δ delle PKC, e altrettanto interessanti effetti antiproliferativi e neuroprotettivi. Tuttavia, i composti studiati presentano una scarsa solubilità dovuta al loro elevato carattere lipofilo. Con lo scopo di migliorare la solubilità degli idrossimetilisoftalati, il presente lavoro di tesi ha avuto quale obiettivo principale lo sviluppo di nuove molecole, caratterizzati dalla presenza di un nucleo diidropiridinico, che fossero in grado di legare il dominio C1. In generale, le diidropiridine rappresentano un interessante classe di molecole grazie alle loro proprietà chimiche, biologiche e farmacocinetiche. Inoltre, gli studi di docking molecolare effettuati utilizzando la struttura cristallina del dominio C1 della PKCδ (PDB: 1PTR) suggeriscono che il nucleo 1,4-diidropiridinico è un scaffold ideale per la progettazione di nuovi potenziali ligandi del dominio C1 delle PKC. Pertanto, durante il mio lavoro di tesi mi sono occupata della sintesi e caratterizzazione di 1,4-diidropiridine N-sostituite simmetriche. Tali composti hanno mostrato elevata fotosensibilità, che ha rappresentato un fattore limitante durante il loro processo di sintesi e isolamento. Sono stati, quindi, progettati analoghi che non ho potuto preparare a causa dell’emergenza sanitaria COVID-19.