DEACETILASI ISTONICHE QUALI POTENZIALI BERSAGLI FARMACEUTICI

Di Lucia De Cesare

Gli enzimi deacetilasi istoniche (HDAC) appartengono alla famiglia delle metalloproteasi che rimuovono i gruppi acetilici dagli ε-amino gruppi dei residui di lisina presenti all'interno delle estensioni N-terminali degli istoni nucleosomali. L'idrolisi dei gruppi acetilici ha come effetto un aumento di densità della carica positiva sui gruppi N-terminali degli istoni, rafforzando le interazioni con le cariche negative del DNA e bloccando l'accesso al meccanismo di trascrizione del filamento stampo. Gli HDAC umani sono componenti di complessi multiproteici contenenti anche altre proteine coinvolte nell'inibizione della trascrizione genica.La struttura generale del dominio catalitico di un HDAC comprende un singolo dominio compatto α/β, che comprende otto foglietti β centrali, situati tra le α eliche. Il sito attivo dell'enzima consiste in un tunnel lipofilo lungo circa 12 Ả , in fondo al quale si trova il sito catalitico comprendente un atomo di zinco. Durante la deacetilazione il tunnel è presumibilmente occupato dai quattro gruppi metilenici delle lisine acetilate, mentre nelle interazioni con gli inibitori degli HDAC (HDACi) il tunnel è occupato dalle catene idrofobiche degli inibitori. Gli HDAC sono in grado di essere inibiti da molecole di piccole dimensioni, l'inibitore si lega strettamente al sito attivo e chela probabilmente lo zinco, in modo che la catalisi non possa avvenire. La maggior parte degli inibitori HDAC, compresi quelli coinvolti in studi clinici, sono reversibili, anche se sono noti anche inibitori irreversibili.
Gli HDAC svolgono molte funzioni fisiologiche e, sebbene la loro azione è ben lontana dall'essere completamente chiarita, tuttavia la relazione tra le anomalie della loro funzionalità e l'origine di diverse patologie, fra cui quelle tumorali, ha motivato il crescente interesse verso questi enzimi e di conseguenza anche verso i loro inibitori. Questo espande e complica le funzioni degli HDAC e indica che la regolazione della loro attività può essere utile in molte terapie come cancro, infezioni virali, malattie neurodegenerative,infiammazioni, etc... Teoricamente bloccando l'attività degli HDAC, attraverso un HDACi, si favorisce la decondensazione della cromatina con un incremento generale della trascrizione genica. Gli HDACi inducono, inoltre, un aumento dell'acetilazione degli istoni. Nella realtà tuttavia, molti geni della trascrizione subiscono una upregulation mentre altri una down-regulation influenzando così molti altri meccanismi d'azione e coinvolgendo diverse proteine accessorie.

• Lingua: Italiano
• Editore: Lucia De Cesare
• Data di uscita: 25 gen 2012
• ISBN: 9788863696172

Anteprima del libro

Bibliografia

CAPITOLO 1

Introduzione

1.1. Struttura della cromatina e codice istonico

Nel nucleo delle cellule eucariote il genoma è impaccato in una ordinata quanto complicata superstruttura chiamata cromatina. La cromatina è formata da DNA, avvolto su gruppi di proteine basiche dette istoni, che formano il nucleosoma, e da proteine non-istoniche. Le proteine non istoniche, sono legate meno stabilmente al DNA e hanno o una funzione strutturale nella formazione dei cromosomi (contribuiscono al mantenimento della struttura della cromatina o della conversione di questa dallo stato decondensato allo stato altamente compatto), oppure sono enzimi coinvolti nella sintesi e trascrizione del DNA.

Gli istoni sono proteine tipiche degli organismi eucarioti, anche se alcuni tipi di cellule eucariotiche ne sono prive; sono assenti, generalmente, nei procarioti, eccetto alcuni gruppi. Sono una delle famiglie di proteine evolutivamente meglio conservate in tutti gli eucarioti. Sono cariche positivamente poiché posseggono un gran numero di amminoacidi con catena laterale basica, quali lisina ed arginina, che permettono l’interazione con i gruppi fosfato del DNA nella formazione di nucleosomi[1].

Il nucleosoma è l’unità strutturale fondamentale della cromatina, la sua funzione è quella di compattare il DNA all’interno del nucleo cellulare. Il nucleosoma esiste in una conformazione condensata, in cui la trascrizione è repressa, o in una conformazione aperta che è trascrizionalmente attiva. È costituito da nove molecole istoniche, e dal DNA che si avvolge attorno ad esse in modo sinistroso per 1,65 giri corrispondenti a 146 coppie di basi, che interagiscono con gli istoni tramite legami ad idrogeno.

Le nove molecole istoniche sono costituite da un istone H1, e da un ottamero formato a sua volta da: due istoni H2a, due H2b, due H3 e due H4. Nell’assemblaggio dell’ottamero istonico prima si formano i dimeri, H3-H4 e H2a-H2b, poi due dimeri H3-H4 si combinano tra loro formando un tetramero e infine ciascun tetramero si combina con due dimeri H2a-H2b. L’istone H1 funziona da linker e permette l’assemblaggio della cromatina ad un livello di organizzazione successivo e più complesso. Esistono infatti diversi livelli di organizzazione della cromatina.

Il primo livello è lo stadio detto filo a collana di perle per il suo aspetto, costituito da una fibra di 11 nm di diametro. In tale fibra il DNA è avvolto attorno ai nucleosomi, intervallati l’uno dall’altro da un tratto di DNA linker di lunghezza variabile da poche coppie a circa 80 nucleotidi, senza ulteriori ripiegamenti. La formazione dei nucleosomi converte una molecola di DNA in un filo di cromatina lungo circa un terzo della lunghezza iniziale. Questo stadio non necessita della presenza dell’istone H1.

Il secondo livello è la fibra da 30 nm di diametro, in esso la cromatina assume un aspetto sinusoidale grazie alle interazioni che gli istoni H1 formano fra