Ferredoxin-NADP+ riduttasi di Plasmodium falciparum quale bersaglio per lo sviluppo di nuovi farmaci antimalarici.
Progetto Le attuali conoscenze della biologia degli Apicomplexa indicano l¿apicoplasto come un importante determinante della virulenza di questi protozoi parassiti. Questo organello può essere considerato un plastidio non fotosintetico, e si ritiene che il sistema redox ferredossina-NADP+ riduttasi/ferredossina (FNR/Fd) localizzato in questa sede sia un¿importante fonte di equivalenti di riduzione per molte vie biosintetiche. Infatti, abbiamo recentemente dimostrato in vitro che il sistema FNR/Fd di Plasmodium falciparum può fornire elettroni a LytB, un enzima della via biosintetica degli isoprenoidi, essenziale, localizzata nell¿apicoplasto. Proponiamo che il sistema redox FNR/Fd possa essere un buon bersaglio per nuovi farmaci per il trattamento di malattie provocate dagli Apicomplexa (malaria, toxoplasmosi, ecc.) in quanto non presente nell¿ospite umano.
Abbiamo sovraprodotto con successo in Escherichia coli la FNR e la Fd sia di Toxoplasma gondii che di P. falciparum. Tutte le proteine sono state caratterizzate biochimicamente mostrandone sia la somiglianza che le diversità con le controparti vegetali. Dopo molti tentativi, abbiamo recentemente ottenuto la struttura cristallografica della FNR di P. falciparum (PfFNR), che rappresenta la prima struttura 3D di una FNR di protozoo.
Nell¿ambito di questo progetto di ricerca, la struttura 3D della PfFNR ora disponibile sarà sfruttata allo scopo di selezionare, progettare e migliorare inibitori di questo enzima. Si ritiene che tali inibitori possano rappresentare composti ¿lead¿ nello sviluppo di nuovi farmaci antimalarici. Il programma di ricerca sarà articolato come segue. 1) Il meccanismo catalitico della PfFNR, con speciale riguardo alla sua interazione con la Fd, sarà studiato in dettaglio utilizzando tecniche di modificazione chimica (incluse la proteolisi limitata e il cross-linking), di ingegneria proteica (sia mutagenesi sito-diretta che mutagenesi di delezione) e attraverso studi di inibizione. 2) Gli inibitori della PfFNR saranno selezionati e studiati con un approccio razionale mediante screening in silico di librerie, sfruttando la struttura cristallografica dell¿enzima recentemente risolta. 3) Si cercherà di ottenere la struttura 3D della PfFNR in complesso con vari tipi di inibitori (modificatori chimici, analoghi del substrato e composti ottenuti dallo screening in silico), allo scopo di costituire le basi per la progettazione di inibitori più potenti e selettivi. All¿interno di questi studi, si cercherà di incrementare la risoluzione della struttura della PfFNR e saranno effettuati tentativi di risolvere la struttura del complesso FNR/Fd.