Studi in-silico degli inibitori di Citron-K

Citron-k (CIT-K) è un enzima appartenente alla famiglia delle multi Ser/Thrkinasi. Tale enzima è coinvolto nella citocinesi, la fase finale del ciclo cellulare che divide fisicamente le due cellule figlie al termine della mitosi. Cellule CIT-K negative mostrano incapacità a completare la fase di citocinesi e vanno incontro ad uno stato ¿bi-nucleato¿. Risultati simili sono stati ottenuti anche in seguito ad over-espressione di CIT-K. Il fallimento della citocinesi correlato alla deregolazione di CIT-K è implicato in uno stato di tetraploidia che può portare ad instabilità cromosomica e tumorigenesi. Inoltre l'induzione di errori nella citocinesi è stata proposta come una possibile strategia innovativa per inibire, in modo mirato, la proliferazione delle cellule tumorali (PMID: 19020304). . La scoperta di molecole inibitrici contro questa specifica chinasi può risolvere le conseguenze patologiche della deregolazione di CIT-K e può rappresentare una promettente strategia per la terapia contro il cancro (PMID 20369383). . Lo scopo della mia tesi è stato il disegno in-silico e l'analisi di potenziali inibitori di CIT-K. Lo studio si è basato su un dataset di 150 composti di cui era noto il valore di attività di legame con CIT-K. Tali dati sono stati gentilmente forniti dal Prof. Di Cunto (Dipartimento di Biotecnologie Molecolari e Scienze della Salute) E' stato utilizzato un approccio ligand-based che ha previsto l'utilizzo del software FLAP. Tale programma restituisce i fingerprint delle molecole basandosi sul GRID molecular interaction field (MIFs). I fingerprint vengono utilizzati per sovrapporre le molecole del dataset e per estrarre un modello di farmacoforo derivato dalle proprietà chimiche coinvolte nell'attività inibitoria. Un preliminare modello di farmacoforo è stato ottenuto e impiegato per effettuare uno screening del dataset. I risultati sono incoraggianti. In seguito il farmacoforo verrà rifinito ed esteso ad un dataset più ampio. I modelli di omologia di CIT-K sono stati ottenuti con due differenti procedure: un metodo automatizzato fornito da SwissProt ed uno manuale implementato dal software Chimera. La combinazione di modelli di omologia ed informazioni derivate dal modello di farmaco foro potrà risultare utile per comprendere in modo più approfondito i meccanismi di inibizione di CIT-K in una prospettiva di drug desing.

Citron-K (CIT-K) is an enzyme belonging to the multi Ser/Thr kinases family. It is involved in cytokinesis, the final phase of the cell cycle that physically divides the two daughter cells at the end of mitosis. CIT-K depleted cells are unable to complete cytokinesis and form bi-nucleated cells. Similar results have been obtained with experiment of CIT-K overexpression. Cytokinesis failure, correlated with dysregulation of CIT-K, is implicated in a tetraploid state that can lead to chromosomal instability and tumorigenesis. On the other hand, induction of cytokinesis failure has been proposed as a possible novel strategy for specifically inhibiting the proliferation of tumor cells (PMID: 19020304). The discovery of inhibitor molecules against this specific kinase could reverse the pathological consequences of CIT-K dysregulation and could be a promising strategy for cancer treatment(PMID 20369383). The aim of my thesis was an in-silico design and analysis of potential inhibitors of CIT-K. The study was based on a dataset of 150 compounds with known experimental binding activity against CIT-K gently provided by Prof. Di Cunto, Department of Molecular Biotechnology and Health Sciences. A ligand-based approach was applied using FLAP software. FLAP provides molecular fingerprints based on GRID molecular interaction fields (MIFs). These fingerprints are used to superpose molecules in the dataset and to extract a pharmacophore derived by the relevant features involved in the inhibitor activity of the compounds. A preliminary pharmacophore model was obtained and used to screen the dataset. The results are encouraging; thus the pharmacophore will be refined to extend the screening to a larger dataset. Homology models of CIT-K were also obtained using two different procedures: an automatic method provided by SwissProt and a manual procedure implemented in the software Chimera. The combination of homology models and information derived by the pharmacophore approach could be useful to get more insight into the mechanism of inhibition of CIT-K in a drug design perspective.