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Presentazione della tesi

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    Federica Campana Federica Campana Presentation Transcript

    • Relatore: Candidato: Ch.mo Prof. Stefano Piotto Piotto Federica Campana matr. 176/000225 UNIVERSITÀ DEGLI STUDI DI SALERNO Facoltà di Farmacia Corso di Laurea in Chimica e Tecnologia Farmaceutiche STUDIO DI NUOVI ANTITUMORALI MEDIANTE TECNICHE DI DINAMICA MOLECOLARE Anno Accademico 2007/2008
      • E’ un sottile rivestimento in forma di doppio strato che delimita la cellula ed è formata in prevalenza da fosfolipidi e proteine.
      • Presenta microdomini formati principalmente da sfingolipidi e colesterolo che funzionano sia da zattere di trasporto di componenti di membrana sia da piattaforme per la genesi di segnali intracellulari.
      • E’ caratterizzata da una marcata asimmetria che riflette le differenti funzioni dei due monostrati [1].
      LA MEMBRANA PLASMATICA [1] After Rothman and Lenard, 1977 . Science 194: 1744
      • La separazione dei lipidi in cluster asimmetrici può essere dovuta all’influenza di fattori esterni (p.e. Ca 2+ ) e fattori interni (p.e. colesterolo).
    • I FOSFOLIPIDI
      • Sono molecole fortemente asimmetriche, caratterizzate dall’avere una voluminosa porzione alifatica apolare (coda) e una più piccola estremità polare (testa).
      • Per le loro caratteristiche strutturali i fosfolipidi presentano fasi liquido-cristalline.
      • Le fasi liquido-cristalline più frequenti comprendono le fasi lamellari, esagonali H I e H II , rispettivamente diretta e inversa, e le fasi cubiche.
    • LE PATOLOGIE UMANE
      • Sono alterazioni dei normali processi fisiologici dell’organismo e possono essere causate da diversi fattori.
      • Il cancro è la seconda causa di morte nella nostra società. Da alcuni studi è emerso che nei pazienti affetti da questa patologia le concentrazioni lipidiche delle membrane cellulari sono alterate rispetto ai normali valori [2].
      • Attraverso cambiamenti riguardanti la composizione della membrana lipidica, alcune cellule tumorali acquisiscono resistenza alla tradizionale chemioterapia [3].
      [2] Mikirova, N., et al., Erythrocyte Membrane Fatty Acid Composition in Cancer Patients. P R Health Sci J, 2004. 23(2) : p. 107-13. [3] Escribà, P., et al., Role of membrane lipids in the interaction of daunomycin with plasma membranes from tumor cells: implications in drug-resistance phenomena. Biochemistry, 1990. 29 : p. 7275-82.
      • I lipidi di membrana partecipano al “signaling” cellulare regolando importanti funzioni.
      • Molecole capaci di interagire con essi possono indurre modificazioni nella composizione della membrana, nella funzione delle proteine o nell’espressione dei geni e nella reversione dello stato patologico: tutto ciò è alla base della Membrane Lipid Therapy [4] .
      Acido 2-idrossioleico (2-OHOA) [4] Escribà, P., Membrane-lipid therapy: a new approach in molecular medicine. Trends in Molecular Medicine, 2006. 12 (1): p. 34-43.
      • Accertare, mediante studi di dinamica molecolare, gli effetti sulla struttura delle membrane dovuti all’aggiunta degli isomeri R ed S del 2-OHOA.
      • Chiarire se le due forme enantiomeriche del 2-OHOA hanno effetti differenti in termini di impaccamento laterale e di frustrazione della membrana.
      • Verificare la capacità di riconoscere i diversi domini lipidici e di interagire con essi differentemente, mostrando selettività d’azione.
      OBIETTIVI
    • Membrana di DMPC Spessore del bilayer (in Å) Spessore delle code (in Å) Area superficiale (in Å 2 ) Volume molecolare (in Å 3 ) Tieleman POPC 43 15 56,25 1209,4 Karttunen POPC 44 14 55,31 1216,88 Feller POPC 46 13 84,03 1932,7 Rand POPC 37 13 69,5 1285,75 Piotto-Campana POPC 42 13 61,36 1288,58 Tieleman POPE 46 15 53,09 1221,03 Rand POPE 41,8 14,3 56,6 1182,94 Piotto-Campana POPE 42 16 56,25 1181,25 Tieleman DMPC 41 14 56,25 1153,13 Karttunen DMPC 40 13 57,19 1143,75 Rand DMPC (27°C) 35,7 11,5 61,7 1101,35 Piotto-Campana DMPC 42 14 62.7 1316
    • MEMBRANE REALIZZATE: Acido oleico, elaidico e stearico
      • L’energia potenziale totale di un sistema di particelle descritta dal campo di forza si può dividere in due contributi principali:
      • interazioni di legame (presenti solo all’interno delle molecole);
      • interazioni di non legame (che lavorano tra ed all’interno delle molecole);
      • E tot = E covalente + E non covalente
      • dove:
      • E covalente = E legame + E angoli + E angoli diedri
      • E non covalente = E es + E VdW
    • ANALISI: ENERGIE DI MESCOLAMENTO MEMBRANA PURA ACIDO OLEICO ACIDO ELAIDICO ACIDO STEARICO ACIDO (R)-2-IDROSSIOLEICO ACIDO (S)-2-IDROSSIOLEICO DMPC 14014 kcal/mol 397 dev. st. 13426 411 9872 197 9914 200 13861 541 13806 453 POPC 15677 347 12103 149 12041 147 12062 143 15535 331 15530 320 POPE 11874 316 7839 153 7867 150 7869 167 8082 351 8098 409 POPE-POPC 12688 252 9526 154 11928 272 12040 243 12232 219 12150 289 SM-CHOL 20273 367 19971 318 18834 303 16667 204 16752 197 16775 204
    • PERMEAZIONE ALL’ACQUA
      • Le membrane che si trovano in uno stato disordinato non sono barriere inaccessibili all’acqua.
      • Essa può influenzare il packing, e, di conseguenza, l’interazione con le proteine.
      • Un modo qualitativo per analizzare la permeabilità all’acqua è visualizzare il profilo di densità durante tutta la simulazione .
    • PROFILO DI DENSITA’
      • Per valutare la distribuzione delle molecole all’interno della membrana (lungo l’asse z), è molto utile calcolare il profilo di densità degli atomi che le compongono.
      • Una volta ottenuto il grafico, si può facilmente analizzare l’effetto di una molecola aggiunta al packing lipidico, l’ordine o il disordine che essa provoca.
      Distanza ( Å)
      • L’analisi differenziale permette di studiare in particolare due aspetti:
      • Gli effetti degli acidi grassi sulle membrane (analisi che può essere suddivisa negli effetti dovuti alla presenza di insaturazioni, ripiegamento delle catene e del gruppo ossidrilico vicino alle teste lipidiche).
      • La capacità degli acidi grassi per riconoscere, ed eventualmente modificare, specifici domini lipidici.
    • Elaidico Stearico R Oleico S Pura Distanza ( Å) Stearico Elaidico Oleico S R
    • SM – CHOL – OA C Cchol Cmin Csm N O Ocarb Ochol Ooxi Osm P C Cchol Cmin Csm N O Ocarb Ochol Ooxi Osm P SM - CHOL- R-2-OHOA
      • L’azione del 2-OHOA si discosta nettamente da quella dell’acido oleico solamente sulle membrane di SM-CHOL dove esercita un effetto fluidificante.
      Distanza ( Å) Distanza ( Å)
      • Le forme R ed S del 2-OHOA non differiscono tra loro in nessuno dei casi analizzati.
      • Nei domini lipidici di PC la perturbazione causata è più piccola rispetto a quella provocata nelle membrane di PE; in queste ultime si osserva un aumento di fluidità in seguito all’addizione di tutti gli acidi presi in esame.
      • Il 2-OHOA ha la capacità di riconoscere domini lipidici di diversa composizione esercitando su di essi effetti differenti. 
      CONCLUSIONI
    • RINGRAZIAMENTI
      • Prof. re Stefano Piotto Piotto
      • Prof. ssa Simona Concilio
      • Dott. ssa Erminia Bianchino
    •