Le metastasi sono responsabili della maggior parte dei decessi dei pazienti oncologici. Tuttavia, i meccanismi che regolano questo processo sono ancora poco conosciuti. È quindi essenziale approfondire gli studi di questo fenomeno e sviluppare un trattamento anti-metastatico efficace. La Vimentina, proteina appartenente al tipo III delle proteine dei filamenti intermedi, sembra avere un ruolo centrale nella comparsa delle metastasi mediate dalla transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) e in altri meccanismi della motilità cellulare. Oltre ad esplicare la sua attività come proteina citoscheletrica, si ritiene che contribuisca funzionalmente al pattern di espressione genica responsabile del fenotipo invasivo. In particolare, è stato osservato che Vimentina sia in grado di legare selettivamente strutture G4-repeats a livello del genoma. Le G4-repeats sono successioni di strutture secondarie non canoniche del DNA chiamate G-quadruplex (G4). La loro presenza è stata riscontrata in corrispondenza delle regioni telomeriche e di promotori di diversi geni come quelli coinvolti nella risposta cellulare a stimoli esterni, nella comunicazione cellula-cellula e nella locomozione. Per tanto, il legame di Vimentina con le G4-repeats potrebbe avere un ruolo nella regolazione dell'espressione dei geni associati. Una valida strategia che consente di chiarire gli effetti innescati da questo legame a livello cellulare, è quella di identificare un composto capace di interferire con l’interazione Vimentina-G4-repeats. In ambito oncologico, la validazione di questo approccio permetterebbe di creare le basi per lo sviluppo di nuove potenziali strategie terapeutiche selettive. Per tanto, nel presente lavoro di tesi si è intrapresa questa ricerca partendo dallo studio di ligandi per strutture G4. In particolare, mediante la tecnica del dicroismo circolare, sono stati validati i legami dei composti DB832 e IBK19.1 con strutture G4 e G4 repeat. Gli studi elettroforetici condotti hanno dimostrato che sebbene entrambi i composti interferiscano con la formazione del complesso Vimentina-G4-repeat, il composto DB832 presenta uno scaffold migliore per raggiungere l’obiettivo. Quest’ultimo deve essere modificato nella struttura chimica per implementare la sua azione in vitro e per poterne studiare gli effetti in vivo. Inoltre, considerando le modalità di legame di questi ligandi, è stato possibile ipotizzare che il complesso proteina-DNA presenti interazioni fondamentali di Vimentina a livello delle tetradi terminali della struttura G4-repeat. Con lo scopo di identificare un ulteriore scaffold avente un maggiore potenziale di interferire con il riconoscimento di Vimentina con la G4-repeat, è stato fatto uno screening di una piccola libreria di derivati isoflavoni. Tuttavia, solo due composti si sono rivelati capaci di interagire con strutture G4 singole, ma il loro legame non è selettivo. Data l’importanza biologica e farmaceutica di questa proprietà, non sono stati portati avanti nello studio.

INTERFACCIA VIMENTINA – G-QUADRUPLEX COME NUOVO TARGET PER TERAPIE ANTI-TUMORALI: SCREENING E VALIDAZIONE DI LIGANDI

PELLEGRINO, FRANCESCA
2021/2022

Abstract

Le metastasi sono responsabili della maggior parte dei decessi dei pazienti oncologici. Tuttavia, i meccanismi che regolano questo processo sono ancora poco conosciuti. È quindi essenziale approfondire gli studi di questo fenomeno e sviluppare un trattamento anti-metastatico efficace. La Vimentina, proteina appartenente al tipo III delle proteine dei filamenti intermedi, sembra avere un ruolo centrale nella comparsa delle metastasi mediate dalla transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) e in altri meccanismi della motilità cellulare. Oltre ad esplicare la sua attività come proteina citoscheletrica, si ritiene che contribuisca funzionalmente al pattern di espressione genica responsabile del fenotipo invasivo. In particolare, è stato osservato che Vimentina sia in grado di legare selettivamente strutture G4-repeats a livello del genoma. Le G4-repeats sono successioni di strutture secondarie non canoniche del DNA chiamate G-quadruplex (G4). La loro presenza è stata riscontrata in corrispondenza delle regioni telomeriche e di promotori di diversi geni come quelli coinvolti nella risposta cellulare a stimoli esterni, nella comunicazione cellula-cellula e nella locomozione. Per tanto, il legame di Vimentina con le G4-repeats potrebbe avere un ruolo nella regolazione dell'espressione dei geni associati. Una valida strategia che consente di chiarire gli effetti innescati da questo legame a livello cellulare, è quella di identificare un composto capace di interferire con l’interazione Vimentina-G4-repeats. In ambito oncologico, la validazione di questo approccio permetterebbe di creare le basi per lo sviluppo di nuove potenziali strategie terapeutiche selettive. Per tanto, nel presente lavoro di tesi si è intrapresa questa ricerca partendo dallo studio di ligandi per strutture G4. In particolare, mediante la tecnica del dicroismo circolare, sono stati validati i legami dei composti DB832 e IBK19.1 con strutture G4 e G4 repeat. Gli studi elettroforetici condotti hanno dimostrato che sebbene entrambi i composti interferiscano con la formazione del complesso Vimentina-G4-repeat, il composto DB832 presenta uno scaffold migliore per raggiungere l’obiettivo. Quest’ultimo deve essere modificato nella struttura chimica per implementare la sua azione in vitro e per poterne studiare gli effetti in vivo. Inoltre, considerando le modalità di legame di questi ligandi, è stato possibile ipotizzare che il complesso proteina-DNA presenti interazioni fondamentali di Vimentina a livello delle tetradi terminali della struttura G4-repeat. Con lo scopo di identificare un ulteriore scaffold avente un maggiore potenziale di interferire con il riconoscimento di Vimentina con la G4-repeat, è stato fatto uno screening di una piccola libreria di derivati isoflavoni. Tuttavia, solo due composti si sono rivelati capaci di interagire con strutture G4 singole, ma il loro legame non è selettivo. Data l’importanza biologica e farmaceutica di questa proprietà, non sono stati portati avanti nello studio.
2021
VIMENTIN – G-QUADRUPLEX INTERACTION AS A NEW TARGET FOR ANTICANCER THERAPY: LIGANDS SCREENING AND VALIDATION
G-quadruplex
Vimentina
Ligandi
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/42416