Peptide engineering for the development of metalloprotease inhibitors by using yeast surface display technology

Abstract

L' Osteoartrite (OA) è una malattia degenerativa delle articolazioni che porta a dolore cronico e disabilità. È la forma più comune di artrite, colpisce circa il 3% della popolazione, determinando così un grave onere socioeconomico per la salute. Ad oggi, non ci sono trattamenti approvati per questa malattia. L'OA è caratterizzata dalla degenerazione della cartilagine articolare e dall'infiammazione intra-articolare. Questi processi sono causati dalle metalloproteasi, una grande famiglia di enzimi proteolitici la cui attività catalitica coinvolge un metallo. Pertanto, le metalloproteasi rappresentano importanti bersagli farmacologici per la prevenzione e il trattamento dell'OA. Lo scopo di questa ricerca è lo sviluppo di inibitori di due cruciali metalloproteasi coinvolte nell'OA: A-disintegrina e metalloproteinasi con motivi trombospondinici-5 (ADAMTS-5) e A-disintegrina e metalloproteinasi-17 (ADAM-17 o TACE). Piuttosto che focalizzarci su queste due proteine utilizzando inibitori a base di piccole molecole e proteine, abbiamo deciso di sviluppare inibitori a base di peptidi. Analogamente agli inibitori proteici, gli inibitori peptidici sono in grado di legare il bersaglio con una superficie di interazione sufficientemente ampia da ottenere un'elevata efficienza e selettività. Come le piccole molecole, gli inibitori peptidici possono essere sintetizzati chimicamente, possedere facilità di modifica, bassa tossicità e ridotta antigenicità. La loro struttura modulare e la disponibilità commerciale di centinaia di amminoacidi, come elementi costitutivi, semplificano il rapido sviluppo di peptidi con proprietà personalizzate. La tecnologia di espressione sulla superficie del lievito, che consente lo screening quantitativo di grandi librerie combinatoriali di sequenze peptidiche casuali, è stata applicata per lo sviluppo di inibitori a base peptidica. Sono stati esplorati due tipi di librerie di peptidi. Una libreria è stata progettata per includere esclusivamente amminoacidi canonici, mentre la seconda è stata concepita per contenere un amminoacido non canonico e consentire specifiche modifiche chimiche post-traduzionali che potrebbero modulare ulteriormente le proprietà dei peptidi espressi sulla superficie e aumentare notevolmente la loro diversità chimica.