Progettazione e sintesi di inibitori diretti al sito ATPasico della proteina NLRP3

NLRP3 inflammasome is a multiprotein complex implicated in activation of caspase-1, leading to proteolytic activation of the proinflammatory cytokines IL-18 and IL-1β, triggering pyroptosis, a form of programmed cell death. NLRP3 protein is characterized by three domains: PYD, NACHT and LRR. ATP binding and hydrolysis properties of the NACHT domain are essential for activities mediated by NLRP3, representing a new pharmacological opportunity itself. In our laboratory, a series of acrylamide derivatives able to inhibit pyroptosis was synthesized. The biological activity of these compounds is related to their ability to react as Michael acceptors with thiol nucleophiles of functional or regulatory cysteine residues in proteins involved in the NLRP3 inflammasome regulatory network. Such reactivity, however, is nonspecific, since the compounds, as Michael acceptors, could potentially react with any nucleophile. The aim of this project is to design selective inhibitors targeted toward the ATP-binding pocket of NACHT domain, therefore compounds lacking the double bond Michael acceptor were synthesized. Their ability to bind to this site will be tested through the measurement of inhibition of the hydrolysis of ATP to ADP by NLRP3 on the human recombinant isolated protein.

L'inflammasoma NLRP3 è un complesso multiproteico in grado di attivare la caspasi-1, portando alla maturazione e al rilascio dell'IL-18 e IL-1β, potenti citochine pro-infiammatorie, e alla morte cellulare per piroptosi. La proteina NLRP3 è costituita da tre domini: PYD, NACHT e LRR. Il dominio NACHT è in grado di legare e idrolizzare l'ATP ed è stato dimostrato che questa funzione è essenziale per l'attività mediata da NLRP3, rappresentando una nuova opportunità farmacologica. Nel nostro laboratorio è già stata sintetizzata una serie di derivati acrilammidici in grado di inibire la cascata piroptotica. L'azione biologica di questi composti è correlata alla loro capacità di reagire come accettori di Michael con tioli nucleofili di residui cisteinici nelle proteine target, generando un legame covalente irreversibile. Tale reattività, però, è aspecifica, dal momento che i composti, in quanto accettori di Michael, sono in grado di reagire con qualsiasi nucleofilo. Lo scopo di questo progetto è quello di conferire selettività agli inibitori nei confronti del sito di legame per l'ATP del dominio NACHT. È stato scelto quindi di sintetizzare derivati privi del doppio legame accettore di Michael e di verificare la loro capacità di legarsi a questo sito attraverso la misura dell'inibizione dell'idrolisi dell'ATP a ADP sulla proteina NLRP3 ricombinata isolata.