Nuovi composti peptidici antibatterici e antivirali: sintesi e studi conformazionali

Il presente lavoro di tesi si inserisce all’interno di due linee di ricerca differenti, accomunate dalla sintesi di peptidi per il trattamento di infezioni. Tutti i peptidi sono stati ottenuti mediante sintesi peptidica su fase solida (SPPS). Nell’ambito dei peptidi antimicrobici antibatterici, il lavoro si è focalizzato sulla sintesi e purificazione di diversi analoghi del peptide LL-37, peptide antimicrobico dell’epidermide umana, noto per il suo ruolo nel sistema immunitario e nella difesa dell’ospite nei siti di infiammazione. Il primo obiettivo è stata la sintesi di peptidi corti la cui sequenza corrisponde ad una porzione del peptide LL-37. In alcuni di questi peptidi, l’amminoacido Serina, responsabile dell’interruzione della faccia idrofobica dell’α-elica, è stato sostituito con l’amminoacido Cα-tetrasostituito Aib, che stabilizza la struttura a elica, con lo scopo di aumentare l’ellitticità del peptide. L’estremità N-terminale dei peptidi progettati è stata protetta con il gruppo acetile oppure con l’acido palmitico, per valutare se la catena introdotta potesse avere un ruolo nell’interazione con le membrane batteriche. Gli studi conformazionali mediante dicroismo circolare hanno dimostrato che la sostituzione della Serina con l’Aib induce i peptidi ad assumere una conformazione più ordinata in soluzione. I test biologici (disk diffusion test) hanno evidenziato che la presenza dell’acido palmitico e la presenza di Aib influiscono sull’attività antibatterica dei peptidi, aumentandola. Il secondo studio si è sviluppato nell’ambito dei peptidi antivirali (AVP), sulla sintesi e l’ottimizzazione di potenziali peptidi inibitori del West Nile Virus (WNV). Questo virus, nella maggior parte dei casi, si manifesta in una forma non neuroinvasiva, caratterizzata da sintomi simil-influenzali, ma provoca mortalità fino al 20% dei casi nei soggetti che presentano sintomi neuroinvasivi. Al momento non esistono vaccini o terapie approvate contro questo virus, rendendo fondamentale la ricerca di nuovi composti antivirali. Il genoma virale presenta diversi enzimi e cofattori come possibili siti d’attacco per potenziali inibitori, tra cui la proteasi NS2B-NS3, che è coinvolta nel processamento e nella replicazione della poliproteina virale. La prima classe di composti sintetizzata è quella dei peptidi retro-inversi, caratterizzati dalla presenza di amminoacidi D e dalla sequenza invertita rispetto a quella del peptide riferimento che contiene amminoacidi L. La seconda classe di inibitori del WNV studiata è quella dei derivati del peptide P29, un peptide disegnato per inibire la proteasi NS2B-NS3 del virus Dengue e precedentemente sintetizzato all’interno del gruppo di ricerca, che ha mostrato una promettente capacità di attraversare la barriera emato-encefalica (BBB) e una significativa attività inibitoria in vitro, ma ha anche presentato citotossicità e assenza di attività antivirale in saggi cellulari, rendendo necessaria l’ottimizzazione. In collaborazione con l’Università di Lisbona sono stati effettuati studi computazionali che hanno permesso di identificare alcuni composti con maggiore attività e minore citotossicità rispetto al peptide P29, valutando principalmente la loro capacità teorica di attraversare la barriera emato-encefalica, con lo scopo di veicolare i peptidi direttamente nel sistema nervoso centrale, sito d’azione del WNV. I peptidi sintetizzati sono stati caratterizzati mediante dicroismo circolare alla ricerca di una conformazione da correlare alla loro attività e modalità d'azione, rivelando tuttavia una struttura prevalentemente disordinata. Nel complesso, questo lavoro di tesi ha permesso lo studio di modifiche strutturali di analoghi del peptide LL-37, migliorandone l’attività antibatterica, e ha posto le basi per l’ottimizzazione di peptidi inibitori del WNV.