SINTESI DI DERIVATI CITOSINICI COME TOOL PER LO STUDIO DI ENZIMI MODULATORI DELLO STATO DI METILAZIONE DEL DNA

N.D.

Tutte le cellule presenti in un organismo multicellulare possiedono l'intero patrimonio genetico dell'individuo. Per tale motivo, risultano necessari processi di inibizione della trascrizione e della traduzione geniche, al fine di bloccare la sintesi di proteine caratteristiche di un particolare tessuto in cellule lontane da esso. Negli ultimi anni, la tipologia di silenziamento genico di maggior interesse è la metilazione delle citosine del DNA. In particolare, la metilazione in posizione 5 delle citosine contenute in specifiche zone promotrici (definite isole CpG, ossia sequenze nucleotidiche di Citosina e Guanina intervallate da gruppi fosfato) di un determinato gene promuove il silenziamento del gene stesso. Infatti, la metilazione delle citosine è in grado di attivare un complesso enzimatico (MDB-HDAC, Methyl-CpG Binding Domain - Histone Deacetylase) che, attraverso una modificazione della cromatina, blocca la trascrizione a mRNA (RNA messaggero) del gene, con conseguente blocco della sintesi delle proteine ad esso associato. La reazione di metilazione avviene per mezzo di specifici enzimi, appartenenti alla famiglia delle DNA metiltransferasi (DNMTs), che promuovono il trasferimento di un gruppo metilico dal cofattore ubiquitario S-adenosil-L-metionina (SAM) alla posizione 5 della citosina, con formazione della 5-metilcitosina. Opposto al meccanismo di metilazione, è presente quello di demetilazione del DNA. Il meccanismo ossidativo è promosso dalla famiglia delle proteine Ten-Eleven Translocation (TETs), le quali, sfruttando il Fe(II) e l'α-chetoglutarato come cofattori, generano delle poli-ossidazioni a carico del gruppo metilico con la formazione della 5-idrossimetilcitosina, della 5-formilcitosina e della 5-carbossicitosina. Svariate patologie sono state chiaramente correlate a quantità non fisiologiche di 5-metilcitosina e cioè a stati di iper- o ipo-metilazione del DNA. Ad esempio, lo sviluppo di alcune tipologie di cancro è favorito dall'iper-metilazione (e quindi silenziamento) dei geni oncosoppressori. Al contrario, altri tipi di carcinomi, come quello colon-rettale, sono caratterizzati da una ipo-metilazione (e quindi attivazione) dei geni oncogeni. Recenti studi hanno, inoltre, associato a stati non fisiologici di metilazione del DNA anche patologie neurodegenerative come il morbo di Alzheimer. Sulla base di queste scoperte, il gruppo di ricerca SynBioMed ha recentemente intrapreso lo sviluppo di un progetto di ricerca rivolto alla sintesi di nuove entità chimiche in grado di interferire con gli stati di metilazione del DNA. Si è pensato, quindi, di sintetizzare analoghi derivati della citosina per consentire di esplorare le interazioni enzima-substrato e di verificare se residui citosinici opportunamente sostituiti possano influenzare (inibendo od attivando) l'attività enzimatica di DNMTs e/o di TETs.