Dalla comprensione dell’attivazione allosterica di fatty acid binding proteins modulata dall'interazione con membrane cellulari e leganti, al disegno di nuovi inibitori della cattura di lipidi

Data inizio
1 dicembre 2010
Durata (mesi) 
36
Dipartimenti
Biotecnologie
Responsabili (o referenti locali)
Assfalg Michael

I meccanismi molecolari che presiedono alle sindromi metaboliche non sono stati ancora completamente chiariti, tuttavia è assodato che i lipidi svolgono una funzione cruciale nella loro patogenesi. Diventa quindi imperativo esplorare il ruolo svolto dai chaperoni (proteine di trasporto) lipidici - le proteine che legano gli acidi grassi (FABPs) - nei processi biologici da essi mediati e nell'omeostasi metabolica sistemica per evidenziare il loro significato terapeutico.
Ricerche molto recenti condotte nel nostro ed in altri laboratori, riguardanti lo studio di FABP da fegato, hanno suggerito una nuova ipotesi sul meccanismo d'azione di queste proteine che agiscono come interruttori molecolari attivati in modo allosterico da molecole lipidiche e/o da membrane per la regolazione del trafficolipidico. Questa ipotesi cambia le prospettive degli interventi terapeutici, indirizzandoli verso sistemi capaci di intervenire nella modulazione dell'interazione proteina-membrana. Alla luce di questo innovativo punto di vista, noi ci proponiamo di progettare e sviluppare una nuova classe di molecole costituite da tre sintoni chimici: i) un sintone lipidico capace di competere con i leganti naturali per legarsi all'interno della cavità delle FABP, ii) un sintone capace di interagire con la regione superficiale proteica che lega la membrana cellulare, iii) un chelato metallico paramagnetico che possa essere utilizzato come sonda per saggi sperimentali sia in vitro che all'interno della cellula (vedi Figura in basso per uno schema del concetto alla base del progetto).
Il presente progetto è dunque centrato sullo studio molecolare dettagliato di tutti i fattori che contribuiscono all'instaurarsi di equilibri chimici dinamici nel complesso sistema lipide/chaperone lipidico/membrana cellulare. Analizzeremo dettagliatamente i determinanti molecolari di cattura/rilascio di lipidi da parte di FABP di fegato umano, bile acid binding protein (BABP) di ileo umana e le corrispondenti proteine di un altro organismo. Un ampio intervallo di proprietà chimiche dei leganti saranno studiate tramite un nutrito gruppo di composti lipidici, incluse molecole naturali e di sintesi, diamagnetiche e paramagnetiche.
Per affrontare sperimentalmente la complessità di questo sistema, utilizzeremo diversi metodi spettroscopici, quali la Rilassometria, la Risonanza Magnetica Nucleare, la calorimetria (ITC) e la Spettrometria di massa unitamente ad approcci computazionali. Gli studi NMR svolgeranno comunque un ruolo molto importante, poiché questa spettroscopia permette lo studio di biomolecole a livello atomico in diversi contesti ambientali, dalle soluzioni diluite, alla presenza di sistemi che mimano le membrane cellulari o direttamente nelle cellule.

Enti finanziatori:

Ministero dell'Istruzione dell'Università e della Ricerca
Finanziamento: assegnato e gestito da un ente esterno all'ateneo
Programma: FINANZMIUR - Finanziamento MIUR per la ricerca

Partecipanti al progetto

Michael Assfalg
Professore associato
Alberto Ceccon
Mariapina D'Onofrio
Ricercatore
Filippo Favretto
Alejandro Giorgetti
Professore associato
Serena Zanzoni
Pubblicazioni
Titolo Autori Anno
Protein-mediated lipid transport: from molecular recognition to drug design Assfalg M. 2011
Structural requirements for cooperativity in ileal bile acid-binding proteins. Zanzoni S.; Assfalg M.; Giorgetti A.; D'Onofrio M.; Molinari H. 2011

Attività

Strutture