Applicazioni di tecnologie NMR per lo studio e la caratterizzazione di nuovi farmaci e del sito target di proteine virali (NMRPROTVIR)

La ricerca di nuove molecole antivirali efficaci richiede un approccio multidisciplinare. Per sviluppare inibitori che agiscano su specifiche proteine virali, è fondamentale caratterizzare il sito di interazione e ottimizzare la loro efficacia. Tecniche come la cristallografia a raggi X e il docking molecolare spesso non bastano a descrivere appieno le interazioni proteina-inibitore. In questo contesto, le tecniche NMR in soluzione si rivelano un supporto cruciale.  

L'NMR offre numerosi vantaggi: è una tecnica non invasiva che permette lo studio di proteine e ligandi in soluzione, o addirittura all'interno di sistemi cellulari (in-cell NMR). Consente lo studio strutturale di macromolecole non cristallizzabili, fornendo informazioni a livello atomico e dinamico sulla mobilità del sistema. Sebbene la sua sensibilità sia limitata, questo svantaggio è mitigato dalle recenti innovazioni hardware (campi magnetici elevati, crioprobe).  

L'NMR può rilevare e caratterizzare le interazioni ligando-proteina attraverso diverse strategie. I metodi ligand-observed, come l'approccio Fragment Based Lead Discovery (FBLD), sfruttano le proprietà rilassometriche per screening rapidi di migliaia di ligandi. I metodi protein-observed, invece, analizzano le perturbazioni negli spettri NMR della proteina in presenza di ligandi, consentendo di caratterizzare il sito di legame. L'arricchimento isotopico con ¹⁵N e/o ¹³C è spesso necessario per risolvere la struttura 3D della proteina in soluzione.  

Le proteine virali sono bersagli ideali per lo sviluppo di farmaci antivirali grazie ai loro ruoli cruciali nel ciclo replicativo del virus. La loro elevata specificità e le regioni conservate nella struttura le rendono obiettivi promettenti per farmaci efficaci anche in presenza di mutazioni.  

In risposta all'emergenza di virus come quelli della famiglia Flaviviridae (WNV, DNV, ZKV) e Coronaviridae (SARS-CoV-2), questo progetto interdisciplinare mira a studiare le dinamiche strutturali delle proteine virali e le loro interazioni con potenziali composti terapeutici.   

Si sta lavorando allo sviluppo e standardizzazione di protocolli NMR per caratterizzare molecole di sintesi e le loro modalità di interazione con proteasi, elicasi e polimerasi virali. Studi computazionali preliminari hanno già identificato molecole "hit" in grado di inibire l'attività enzimatica di alcune di queste proteine. Le informazioni ottenute dagli studi NMR guideranno la progettazione di nuovi inibitori e lo screening virtuale di nuovi scaffold per ottimizzare le interazioni ligando-proteina.