Riassunto analitico
L’ammino ossidasi sensibile alla semicarbazide (SSAO), conosciuta anche come proteina di adesione vascolare-1 (VAP-1) è un membro della famiglia enzimatica delle ammino ossidasi contenenti rame (AOC). Questo enzima non è solamente la più importante fonte di ammino ossidasi primaria nel siero umano, ma come glicoproteina transmembrana, svolge anche un importante ruolo nell’adesione linfocitaria e nell’extravasazione durante la risposta infiammatoria, come anche nella regolazione del trasporto di glucosio indipendente dalla presenza di insulina. E’ stato provato che le svariate funzioni di questo enzima siano coinvolte in numerose malattie e patologie, fra le quali aterosclerosi, alcune patologie oftalmologiche, artrite reumatoide e persino obesità. Nell’ultima decade, l’inibizione di SSAO/VAP-1 è stata considerata una promettente strategia farmacologica in terapia e la ricerca ha portato allo sviluppo e alla sintesi di numerosi nuovi inibitori di SSAO/VAP-1, con attenzione specifica alla sua selettività nei confronti di altri enzimi, in particolare la monoammino ossidasi di tipo B (MAO-B). Come parte di questa tesi, abbiamo raccolto tutte le strutture umane cristallografiche a raggi X dai database e analizzato siti e modalità di legame dei ligandi co-cristallizzati. Abbiamo anche collezionato tutte le strutture disponibili di ligandi di SSAO/VAP-1 con valori inibitori pubblicati e diviso i composti in sottogruppi secondo struttura chimica, tipo di saggio svolto e meccanismo ipotizzato. Sulla base delle strutture degli inibitori, abbiamo identificato i più rilevanti elementi farmacoforici e costruito modelli farmacoforici. Queste ipotesi sono state analizzate, comparate e utilizzate da allineamento per le successive modellazioni. Abbiamo selezionato diversi set di composti per modellazione molecolare al fine di costruire un largo numero di modelli di relazione quantitativa struttura-attività (QSAR) 2D (basati sulle proprietà) e 3D (basati sullo scheletro e sugli elementi farmacoforici), capaci di predire l’attività inibitoria. Parallelamente, sulla base dei valori di inibizione verso MAO-B disponibili, abbiamo anche costruito modelli di questo tipo di enzima, utilizzando lo stesso gruppo di composti, per avere una comparazione delle relazioni struttura-attività e per ottenere una visione approfondita della loro selettività. Come risultato finale, abbiamo ottenuto modelli soddisfacenti per entrambi gli enzimi, adeguati ad uno screening in silico, e crediamo che questo studio possa essere utile per uno sviluppo futuro di inibitori selettivi di SSAO/VAP-1.
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Abstract
Semicarbazide-sensitive amine oxidase (SSAO), also known as vascular adhesion protein-1 (VAP-1) is a member of the copper-containing amine oxidase (AOC) enzyme family. This enzyme is not only the most important source of primary amine oxidase in the human serum, but as a transmembrane glycoprotein, it also plays an important role in lymphocyte adhesion and extravasation during inflammatory response as well as in the regulation of the glucose transport independent of the presence of insulin. The various functions of this enzyme have been proved to be involved in many diseases or conditions, such as atherosclerosis, certain ophthalmological diseases, rheumatoid arthritis and even obesity. In the past decade, the inhibition of SSAO/VAP-1 has been considered as a promising pharmacological strategy in the therapy and research has been resulted in the development and synthesis of many novel SSAO/VAP-1 inhibitors, with specific attention on its selectivity over other enzymes, in particular the monoamine oxidase type B (MAO-B). As a part of this thesis, we have collected all human X-ray crystallographic structures from the databases and analyzed the binding sites and binding modes of the co-crystallized ligands. We have also collected all available SSAO/VAP-1 ligand structures with published inhibitory data and divided the compounds into subgroups based on chemical structure, assay type and supposed mechanism. According to the inhibitors structures, we have identified the presumably most relevant pharmacophore features and built pharmacophore models. These hypotheses have been analyzed, compared and used as an alignment for further modeling. We have selected sets of compounds for molecular modeling to build a variety of 2D (property-based) and 3D (scaffold- and pharmacophore-based) quantitative structure–activity relationship (QSAR) models capable of predicting the inhibitory activity. In parallel, based on the available MAO-B inhibitory data, we have also built models of this enzyme type using the same group of compounds, to have comparisons of structure-activity relationships and to get an insight into selectivity. As a final result, we have obtained satisfying models for both enzymes, suitable for in silico screening and we believe this study may be helpful for further development of selective SSAO/VAP-1 inhibitors.
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