Bibliografia
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[3] R. Tycko, Y. Ishii, Constrains on Supramolecular Structure in Amyloid Fibrilis from Two-Dimensional Solid-State NMR Spectroscopy with uniform Isotopic Labeling, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 6606.
[4]G. Digilio, L. Barbero, C. Bracco, D. Corpillo, P. Esposito, G. Piquet, S. TRaversa, S. Aime, NMR structure of two novel polyethylene glycol conjugates of the human growth hormone-releasing factor, hGRF(1-29)-NH2, J. Am. Chem. Soc., 2003, 125, 3458.
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[7] S. Aime, C. Cabella, S. Colombatto, S.G. Crich, E. Gianolio, F. Maggioni, Insights into the use of paramagnetic Gd(III) complexes in MR-molecualr imaging investigations, J. MRI, 2002, 16, 394.
Programma di ricerca
Aspetti molecolari di patologie conformazionali proteiche. Ruolo dei fattori ambientali sulle variazioni strutturali di proteine per la progettazione e la sintesi di agenti ad attività antiaggregante, antiossidante, antiglicante e chelante nonchè per applicazioni in diagnostica.
Università di riferimento
Università degli Studi di TORINO -
CHIMICA I.F.M. - TORINO(TO)
Responsabile dell'Unità di ricerca
Roberto GOBETTO
Descrizione
Il contributo dell'Unità di Ricerca UNITO al Progetto è innanzitutto quello di fornire la caratterizzazione strutturale, mediante tecniche di NMR allo stato solido, dei sistemi prodotti presso le altre unità. Gli esperimenti 13C e 15N MAS NMR si sono dimostrati di grandissima utilità per la comprensione delle interazioni intermolecolari responsabili della struttura supramolecolare delle fibrille dell'Amiloide. In particolare il gruppo UNITO metterà a punto metodologie di indagine atte a valutare le eventuali variazioni conformazionali negli adotti allo stato solido di peptidi pre- e post-PEGhilazione. Questa valutazione è uno step indispensabile per poter proporre i peptidi PEGhilati (solubili in H2O) come analoghi dei peptidi nativi. Il peptide modello sarà basato sulla Poly-Glutamina che è il sistema responsabile della formazione di fibrille nella patologia di Huntington (HD). La mutazione che causa la patologia HD è l'espressione della sequenza ripetuta CAG nel primo esone del gene codificante la proteina "huntingtina". Saranno sintetizzati, su resina allo stato solido, peptidi Poly-Q di diversa lunghezza (minore, maggiore ed uguale al "fatidico" grado di polimerizzazione di 35-37 unità) utilizzando glutamina marcata in 13C (sul carbonile e/o sul carbossile) e in 15N (sul gruppo amminico e/o sul gruppo amidico). Saranno anche sintetizzati e studiati sistemi Poli-Q (di diversa lunghezza) legati a proteine. [1] Con l'aiuto di tecniche in-silico saranno modellizzate le superfici degli addotti macromolecolari in modo da estrarre informazioni dettagliate sui determinanti del binding intermolecolare. [2,3,4] Sulla base di queste indicazioni ci si aspetta di acquisire nuove informazioni sulle caratteristiche di molecole e/o ioni metallici che già hanno dimostrato un'attività anti-aggregante. Particolare attenzione sarà dedicata a strutture disaccaridiche per le quali è stato recentemente dimostrato un effetto inibitore sulla formazione di aggregati Poli-Q, sia in vivo che in vitro. Per esempio, la somministrazione orale di trealosio, il più efficace di questi disaccaridi, si è dimostrata efficace nella inibizione di aggregati di "huntingtina" e ha migliorato la disfunzioni motorie in un modello transgenico della HD. [5] La tecnica NMR allo stato solido sarà quindi impiegata per validare sperimentalmente le caratteristiche del binding di questi substrati agli addotti insolubili. Ci si aspetta che il lavoro congiunto di modellazione in silico e le evidenze spettroscopiche possano fornire spunti rilevanti per la progettazione di nuove molecole ad attività anti-aggregante e/o di molecole dotate di un buon grado di riconoscimento degli epitopi delle fibrille. Infatti, un ulteriore obiettivo del gruppo di ricerca UNITO riguarda la messa a punto di una procedura di Imaging delle placche amiloidi "in vivo". Al fine di sviluppare sonde per la visualizzazione con la Risonanza Magnetica Imaging (MRI) di aggregati di proteine saranno perseguite due strade: i) una volta individuato il vettore in grado di riconoscere con una buona affinità e specificità l'epitopo di interesse sulla superficie della placca, esso verrà funzionalizzato con una o più unità di agente contrastante (in funzione del numero di epitopi per placca). Nel targeting di placche extracellulari è proponibile l'impiego di sistemi contenenti un elevato numero di unità di Gd; ii) alternativamente sarà sfruttato un sistema a base di Gd che si leghi reversibilmente alla superficie della placca. Benché reversibile il binding influenzerà marcatamente le caratteristiche di moto del complesso paramagnetico con un conseguente effetto sulle caratteristiche del rilassamento dei protoni dell'acqua, che è alla base dell'insorgenza del contrasto in una immagine MRI. In questo contesto si affronterà il problema del superamento della barriera emato-encefalica introducendo, sulla superficie delle sonde Imaging, funzionalità note per la loro abilità ad aumentare la permeabilità della barriera, quali poliamine naturali (putrescina, spermidina o spermina). 1 M. Tanaka, I. Morishima, T. Akagi, T. Hashikawa, N. Nukina, J. Biol. Chem., 2001, 276, 45470. 2 M. Chen et al., Nat. Med., 2000, 6, 797. 3 R. J. Ferrante et al., J. Neurosci., 2000, 20, 4389. 4 I. Sanchez, C. Mahlke, J. Yuan, Nature, 2003, 421, 373. 5 M. Tanaka, Y. Machida, S. Niu, T. Ikeda, N. R. Jana, H. Doi, M. Kurosawa, M. Nekooki, N. Nukina, Nat. Med., 2004, 10, 148.
