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PROGRAMMA DI RICERCA 2004

italiano - english
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Classificazione geografica
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Parole Chiave
TRASPORTATORI DEGLI AMMINOACIDI ECCITATORI DI TIPO 2 (EAAT2); STRUTTURA DI PROTEINE; ACIDO GLUTAMMICO; SPETTROSCOPIA NMR; MODELLISTICA MOLECOLARE; PROGETTAZIONE RAZIONALE; AGENTI TERAPEUTICI; NEURODEGENERAZIONE; INTERAZIONE FARMACO-PROTEINA

Caratterizzazione strutturale e funzionale del trasportatore umano degli amminoacidi eccitatori di tipo 2 (EAAT2) e della sua interazione con nuovi ligandi di interesse farmaceutico

Seconda Università degli Studi di Napoli
Abstract
L'acido L-glutammico (Glu) è il più importante amminoacido eccitatorio del sistema nervoso centrale (SNC) dei mammiferi ed è coinvolto nelle più importanti funzioni cerebrali come la conoscenza, la memoria e l'apprendimento. Un' alterazione della trasmissione glutamatergica è stata correlata a varie condizioni fisiopatologiche del sistema nervoso centrale. Glu è una neurotossina e concentrazioni cerebrali elevate sono coinvolte in patologie neurodegenerative progressive come il morbo di Alzheimer e la ALS (amylotrophic lateral sclerosis). Basse e persistenti concentrazioni di Glu sono invece implicate nella schizofrenia. In particolari situazioni patologiche un flusso inverso di Glu attraverso i sistemi di uptake è determinante nell' aumentare la concentrazione di Glu a livelli eccitotossici stimolando processi neurodegenerativi cerebrali. Questo meccanismo è stato proposto durante gli attacchi ischemici ed epilettici. Negli ultimi anni è stato anche dimostrato il coinvolgimento dell'uptake di Glu nella dipendenza da morfina. Di conseguenza, farmaci che interagiscono con i sistemi di trasporto (EAATs) attivandoli o inibendoli possono costituire efficaci strategie terapeutiche per le patologie sopra menzionate. Fino ad oggi sono stati identificati cDNA umani che codificano per cinque diversi sottotipi di trasportatore, denominati EAAT1-5. Dal momento che la struttura tridimensionale degli EAAT non è stata mai determinata sperimentalmente, l'analisi del profilo idropatico >>>

Coordinatore Scientifico del Programma di Ricerca
Benedetto DI BLASIO Seconda Università degli Studi di NAPOLI
Obiettivo del Programma di Ricerca
Scopo di questo progetto ricerca sarà la caratterizzazione strutturale e funzionale in vitro ed in cellula della regione carbossi-terminale del trasportatore umano del glutammato di tipo 2 (EAAT2). In particolare, questo studio fornirà fondamentali informazioni strutturali e funzionali sul meccanismo di interazione di questo importante trasportatore secondario con il glutammato e con ligandi naturali e di sintesi di interesse farmaceutico, permettendo la progettazione di nuovi e più potenti inibitori selettivi.
L'obiettivo della ricerca sarà raggiunto utilizzando un approccio multidisciplinare che prevede l'uso combinato di tecniche di spettroscopia NMR e di diffrazione dei raggi X insieme ai più recenti metodi di chimica computazionale, di sintesi e biologia cellulare.
Il progetto sarà suddiviso in 2 Fasi. Ciascuna fase prevede il raggiungimento di specifici obiettivi.
Gli obiettivi della prima fase, che durerà nove mesi, saranno:

1) Costruzione di un modello tridimensionale della struttura terziaria della porzione C-terminale del trasportatore del glutammato EAAT2.

2) Progettazione di più potenti e specifici substrati competitivi e inibitori non trasportabili degli EAAT attraverso l'utilizzo di un modello farmacoforico tridimensionale basato sull'analisi delle proprietà chimico-fisiche e conformazionali dei ligandi (ligand based drug design).

3) Sintesi e saggi in cellula degli inibitori progettati.
>>>

Risultati parziali attesi
Nella prima fase del progetto di ricerca si prevede di raggiungere i seguenti risultati parziali:
1) Costruzione di un modello tridimensionale della struttura terziaria della porzione C-terminale del trasportatore del glutammato EAAT2.
2) Progettazione e sintesi di più potenti e specifici substrati competitivi e inibitori non trasportabili degli EAAT.
3) Identificazione del dominio minimo in grado di legare il glutammato e substrati competitivi e inibitori non trasportabili degli EAAT.Durante la seconda fase del progetto di ricerca si prevede il raggiungimento dei seguenti risultati parziali:
1) Determinazione della struttura tridimensionale della regione minima dell' EAAT2 in grado di legare il glutammato e substrati competitivi e inibitori non trasportabili.
2) Sviluppo di un modello di interazione EAAT2/ligandi e definizione dei residui amminoacidici coinvolti nell'interazione.
3) Sintesi di substrati competitivi e inibitori non trasportabili altamente selettivi per gli EAAT2 di interesse farmaceutico.

Durata
24 mesi
Base di partenza scientifica nazionale o internazionale
L'acido L-glutammico (Glu) è il più importante amminoacido eccitatorio del sistema nervoso centrale (SNC) dei mammiferi ed è coinvolto nelle più importanti funzioni cerebrali come la conoscenza, la memoria e l'apprendimento (1,2).
Il processo della trasmissione neurale eccitatoria ha inizio con il rilascio pre-sinaptico di Glu nello spazio sinaptico, dove il Glu attiva una varietà di proteine, incluso: recettori (ionotropici iGluRs e metabotropici mGluRs); sistemi di trasporto elettrogeno (EAAT); ed enzimi (3-5). Il processo di uptake del Glu è elettrogenico e prevede il cotrasporto di tre ioni sodio, di un protone e di una molecole di Glu. La riassunzione della configurazione attiva e' invece mediata dal trasporto inverso di uno ione potassio. Al funzionamento del trasportatore è poi accoppiato un flusso di ioni cloruro, che è attivato da due delle molecole trasportate, il sodio ed il Glu (2-6).
La ricaptazione del Glu dallo spazio intersinaptico influenza la concentrazione di Glu nello spazio intersinaptico, modulando la risposta postsinaptica. Tale processo influenza la risposta eccitatoria, non solo attraverso il mantenimento della concentrazione di Glu al di sotto di valori eccitotossici, ma anche determinando l' interruzione del segnale attraverso la rimozione e il riciclaggio del neurotrasmettitore all' interno del pool metabolico (6). Un' alterazione della trasmissione glutamatergica è stata correlata a varie condizioni fisiopatologiche del sistema >>>