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Docking molecolare di flavoni con bersagli terapeutici

16/12/2020

Relazione struttura-funzione determinata attraverso simulazioni di docking molecolare
Relazione struttura-funzione determinata attraverso simulazioni di docking molecolare

Uno studio recentemente pubblicato sulla rivista scientifica “Biomedicines” ha contribuito a fare luce sui meccanismi molecolari attraverso i quali alcuni flavoni naturali, particolarmente abbondanti nel frutto della Feijoa sellowiana, possono svolgere un’azione terapeutica. La ricerca è stata svolta in collaborazione tra l’Istituto di Scienze dell’Alimentazione (ISA) di Avellino del Cnr e l’Istituto di Bioscienze e Biorisorse (IBBR) di Portici del Cnr, insieme al Dipartimento di Medicina di precisione di Napoli dell’Università degli studi della Campania “Luigi Vanvitelli” e al Dipartimento di Chimica e Biologia “A. Zambelli” di Fisciano dell’Università degli studi di Salerno, analizzando i dettagli molecolari dell’interazione tra flavoni e specifici bersagli terapeutici, coinvolti in alterazioni dell’espressione genica che si osservano in particolari patologie.

L’espressione genica è un processo essenziale per la vita ed è regolata attraverso diversi meccanismi, tra questi è di particolare importanza il rimodellamento della cromatina, la struttura in cui è impacchettato il DNA genomico nel nucleo della cellula. Gli enzimi istone acetiltransferasi (HAT) e istone deacetilasi (HDAC) sono responsabili di reazioni chimiche che modellano la cromatina attraverso la modificazione degli istoni, le proteine che ne costituiscono lo scheletro legando direttamente il DNA. Il conseguente stato di impacchettamento della cromatina regola l’accessibilità all’informazione genetica che risiede nel DNA, rendendo possibile o ostacolando l’accesso di complessi macchinari trascrizionali per l’espressione genica (modulazione epigenetica). Poiché i livelli di acetilazione degli istoni sono il risultato delle attività HAT/HDAC, alterazioni di questo delicato equilibrio molecolare possono provocare disregolazioni trascrizionali che sono coinvolte in numerose malattie, tra cui diversi tipi di infiammazione, disturbi cardiovascolari e neurodegenerativi, diabete e cancro.

I flavoni sono piccole molecole di origine vegetale noti per interferire con gli enzimi HDAC di classe I, regolando lo stato di acetilazione e l'omeostasi cellulare. Con l’obiettivo di chiarire il meccanismo con cui i flavoni interagiscono con le HDAC, sono state realizzate simulazioni “in silico” mediante tecniche di biologia computazionale note come “docking” molecolare. I risultati ottenuti hanno mostrato come i tre flavoni in studio (flavone, apigenina e luteolina) possano interagire con le HDAC , legandosi nel loro sito attivo con valori favorevoli di energia di legame, così spiegando l’effetto d’inibizione sull’attività enzimatica delle HDAC .

Lo studio ha contribuito a far luce sulla base molecolare del potenziale terapeutico dei flavoni, presenti in natura come metaboliti secondari dei vegetali, che agiscono in modo simile ai già noti farmaci HDAC inibitori, ad esempio al vorinostat. Grazie alla conoscenza del meccanismo d'azione con cui regolano l'attività di HDAC , i flavoni di origine alimentare potrebbe avere importanti implicazioni nello sviluppo della terapia epigenetica per regolare l'espressione genica. Nuovi farmaci “intelligenti” di origine naturale e con ridotti effetti avversi potrebbero esercitare la loro attività tramite modulazione epigenetica come l'inibizione di HDAC . I risultati di questo lavoro potrebbero essere anche di supporto allo sviluppo di molecole terapeutiche più selettive e potenti e, inoltre, stimolare ulteriori indagini su questi inibitori in sistemi modello sia in vitro sia in vivo.

 

I riferimenti all’articolo che descrive lo studio nel dettaglio sono riportati di seguito:

Titolo: Molecular Docking Simulations on Histone Deacetylases (Hdac)-1 and -2 to Investigate the Flavone Binding.

Autori: Bernardina Scafuri, Paola Bontempo, Lucia Altucci, Luigi De Masi, Angelo Facchiano

Rivista scientifica: Biomedicines, 2020 Dec 4; 8(12): E568.

DOI: https://doi.org/10.3390/biomedicines8120568

URL: https://www.mdpi.com/2227-9059/8/12/568/htm

 

 

Per informazioni:
Angelo Facchiano
Cnr - Istituto di scienze dell'alimentazione (Isa) Avellino
angelo.facchiano@isa.cnr.it
Luigi De Masi
Cnr-Istituto di bioscienze e biorisorse (Ibbr), Portici
E-mail: luigi.demasi@ibbr.cnr.it

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