Sintesi di derivati pirazolo[3,4-d]pirimidinici e triazinici come inibitori della Sirtuina-2: un approccio di semplificazione molecolare

Abstract

Le sirtuine (SIRT) sono una famiglia di enzimi della classe delle istone deacetilasi e comprendono sette isoforme (SIRT-1-7). SIRT-2 è l’isoforma maggiormente presente nel sistema nervoso centrale e risulta iper-espressa in numerose patologie neurologiche, in cui favorisce processi neurodegenerativi. Inoltre, SIRT-2 svolge un ruolo chiave in diverse neoplasie, potendo agire sia come oncosoppressore che oncopromotore, a seconda del tipo di tumore. Il gruppo di ricerca in cui ho svolto il mio lavoro di tesi ha recentemente avviato un progetto finalizzato allo sviluppo di inibitori di SIRT-2 per il trattamento del melanoma, tumore nel quale SIRT-2 agisce da oncopromotore. Partendo dall’analisi della libreria in-house di pirazolo[3,4-d]pirimidine originariamente progettata come inibitori di chinasi, si è identificato il composto 11c che possiede un valore di IC50 vs SIRT-2 di 0.24 μM. Sulla base di questi promettenti risultati, il progetto della mia tesi sperimentale di laurea si è articolato in due parti, entrambe finalizzate alla scoperta di nuovi inibitori di SIRT-2. La prima parte è stata dedicata alla sintesi delle pirazolo[3,4-d]pirimidine 12a,b e 13a,b, caratterizzate da un sostituente 3-fluoroanilico in posizione C4, analogamente al composto 11c, con l’obiettivo di ampliare lo studio della relazione struttura-attività (SAR) di questa classe di composti e identificare derivati più attivi. La seconda parte si è invece focalizzata sulla sintesi dei composti triazinici 14a-d, sulla base di un approccio di semplificazione molecolare. I test biologici effettuati hanno mostrato che i composti 12a e 13a inibiscono SIRT-2 al 100% a una concentrazione di 10 μM, mentre il derivato 14b mostra un’inibizione del 46% a 20 μM. Nel complesso, i risultati ottenuti rappresentano un solido punto di partenza per la progettazione e l’ottimizzazione di nuovi inibitori di SIRT-2, evidenziando l’anello triazinico come un nucleo promettente per lo sviluppo di nuovi composti.

Sirtuins (SIRTs) are a family of enzymes belonging to the histone deacetylase class, comprising seven isoforms (SIRT-1-7). SIRT-2, predominantly localized in the central nervous system, is found to be overexpressed in several neurological disorders, in which it promotes neurodegenerative processes. Moreover, SIRT-2 plays a key role in various types of cancer, acting either as an oncosuppressor or an oncopromoter depending on the tumor type. The research group with whom I conducted my thesis work has recently initiated a project aimed at developing SIRT-2 inhibitors for the treatment of melanoma, a tumor in which SIRT-2 acts as an oncopromoter. Starting from the analysis of the in-house library of pyrazolo[3,4-d]pyrimidines originally designed as kinase inhibitors, compound 11c was identified showing an IC₅₀ value against SIRT-2 of 0.24 μM, was identified. Based on these promising results, my experimental thesis project was structured into two parts, both focused on the discovery of new SIRT-2 inhibitors. The first part involved the synthesis of pyrazolo[3,4-d]pyrimidines 12a,b and 13a,b, characterized by a 3-fluoroaniline substituent at the C4 position, analogously to compound 11c, to expand the studies on the structure-activity relationship (SAR) of this class of compounds and identify more potent derivatives. The second part focused on the synthesis of triazinic compounds 14a-d, based on a molecular simplification approach. Biological assays demonstrated that compounds 12a and 13a inhibit SIRT-2 by 100% at a concentration of 10 μM, whereas derivative 14b exhibits 46% inhibition at 20 μM. Overall, the obtained results provide a solid starting point for the design and optimization of new SIRT-2 inhibitors, highlighting the triazinic ring as a promising scaffold for the future development of novel compounds.