Dottorato in BIOCHIMICA E BIOLOGIA MOLECOLARE

email: caccuri@uniroma2.it
telefono: 3315365482
edificio: torre E sud
stanza: 204

CURRICULUM VITAE DI ANNA MARIA CACCURI
POSIZIONE ATTUALE: Professore Ordinario di Biochimica presso il Dipartimento di Scienze e Tecnologie Chimiche dell’Universita' di Roma "Tor Vergata"
ATTIVITA’ DI RICERCA
L’attività scientifica di Anna Maria Caccuri ha avuto inizio nel 1983 e si è incentrata sullo studio delle proprietà strutturali e funzionali degli enzimi appartenenti alla classe delle glutatione S-trasferasi (GST). In questo periodo ha condotto studi cinetici e spettroscopici sulle GST di classe Alfa, Mu e Pi contribuendo a mettere in luce il ruolo svolto da alcuni residui aminoacidici nel mantenimento della struttura cataliticamente competente di queste isoforme della GST. Questi studi hanno rivelato l’esistenza di un’interazione cooperativa tra le subunità della GST che coinvolge il sito di legame del substrato GSH. Ha inoltre studiato il meccanismo cinetico della GST in presenza del nuovo substrato 7-cloro-4-nitrobenzo-2-oxo-1,3-diazolo, contribuendo a mettere a punto un saggio più sensibile per il dosaggio della GST.
Nel corso di 20 anni, Anna Maria Caccuri ha condotto uno studio comparativo tra le maggiori GST umane e quelle filogeneticamente più distanti. Ha definito, tra l’altro, il meccanismo catalitico della GST dell’insetto Lucilia cuprina che infesta gli allevamenti di ovini in Australia. Ha studiato il meccanismo di catalisi dell’isoenzima Teta umano (GSTT2-2), un enzima ancestrale caratterizzato da una notevole rigidità strutturale e da un lento ciclo catalitico. Ha chiarito il meccanismo catalitico dell’isoenzima GSTB1-1 (classe Beta) di origine batterica e dell’isoenzima GSTZ1-1 (classe Zeta) umano. Complessivamente, questo lavoro ha messo in luce il differente ruolo assunto nel corso dell’evoluzione da alcuni residui conservati nel sito attivo delle GST. Questi dati hanno permesso di evidenziare un processo evolutivo nella superfamiglia delle GST che, partendo dall’isoenzima batterico Beta simile agli enzimi redox glutaredossine, ha portato agli isoenzimi umani Alfa, Mu e Pi caratterizzati da una maggiore flessibilità strutturale ed efficienza catalitica
Nel corso degli anni è risultato evidente il ruolo svolto dalle GST nella insorgenza della farmaco resistenza nei tumori. Questo ha promosso la ricerca di nuovi efficienti inibitori di questi enzimi per contrastare il fenomeno.
A partire dal 2002, Anna Maria Caccuri ha dato quindi inizio ad un filone di ricerca che ha portato alla sintesi di una nuova classe di inibitori delle GST descritti nel brevetto statunitense (US 8,796,317 B2 del 05/08/2014). Il meccanismo d'azione di questi composti si differenzia da quello di altre molecole note che hanno come bersaglio la GST. Infatti, questi composti non sono peptidomimetici analoghi del GSH, ma molecole aromatiche derivate del 7-nitro-2,1,3-benzossadiazolo. Queste molecole sono riconosciute come substrato dalla GST e coniugate con il GSH dando luogo, nel sito attivo, ad un intermedio che inibisce molto efficientemente le GST di classe Pi e Mu (Kd = 10-9-10-11 M). L’inibizione è altamente selettiva in quanto l’inibitore viene formato dallo stesso enzima che ne rappresenta il bersaglio.
Anna Maria Caccuri ha quindi ampliato il suo ambito di ricerca studiando a livello cellulare il meccanismo d’azione di queste nuove molecole, in particolare del 6-(7-nitro-2,1,3-benzossadiazol-4-iltio)esanolo (NBDHEX). I suoi studi hanno dimostrato che il legame di questa molecola all’isoforma GSTP1-1, iperespressa in molti tumori, induce la dissociazione della proteina dal complesso citoplasmatico con c-Jun N-terminal kinase (JNK). A questo segue l’attivazione di JNK e l’innesco di una cascata di eventi che porta a morte la cellula mediante apoptosi. L’NBDHEX può quindi essere considerato un attivatore del processo apoptotico mediato dalla MAP chinasi JNK. Inoltre, ha dimostrato che l’NBDHEX non viene riconosciuto come substrato dalle pompe di membrana P-glicoproteina e MRP1 (multidrug-resistance associated protein), che sono tra i maggiori fattori responsabili della resistenza ai farmaci nelle cellule tumorali. Il composto non viene quindi espulso attivamente dalle cellule tumorali per opera di queste pompe risultando quindi altamente pro-apoptotico anche nei confronti di tumori resistenti verso molti chemioterapici tra cui vinblastina, doxorubicina, cisplatino, metotrexato, ed etoposide.
Anna Maria Caccuri ha studiato, direttamente o in collaborazione con altri gruppi di ricerca, l’efficacia dell’NBDHEX in linee cellulari tumorali di varia origine, sia sensibili che resistenti ai più comuni chemioterapici. In particolare, la sua ricerca ha valutato l’efficacia del NBDHEX su linee cellulari leucemiche (K562, CCRF-CEM, CEM-VBL10, CEM-VBL100, HL60, HL60/DNR e HL60/ADR, sia sensibili che resistenti alla vinblastina, daunorubicina e adriamicina), di carcinoma polmonare a piccole cellule (GLC-4, H69 e H69AR sia sensibili che esistenti all’adriamicina), carcinoma epatico (HepG2), osteosarcoma (U-2OS e Saos-2 sia sensibili che resistenti al cisplatino, metotrexato e adriamicina), Ewing sarcoma (TC-71, 6647, SK-ES-1), rabdomiosarcoma (SJRH30, SJ-RH4, RMZ-RC2, RD/18), mesotelioma (MSTO‐211H, MPP89, MM‐B1, Mero 48a) e melanoma (Me501, A375, B16). Il composto è risultato molto attivo sulla maggior parte di queste linee, mostrando valori di IC50 nano-micromolari. I suoi risultati mostrano che l’NBDHEX può avere una efficiente azione citotossica o citostatica nei confronti delle cellule tumorali e delle loro varianti chemio-resistenti.
Studi in combinazione con chemioterapici, condotti personalmente o in collaborazione con altri gruppi di ricerca, hanno mostrato un'attività sinergica con il cisplatino, adriamicina, vincristina e temozolomide, suggerendo l’utilizzo dell’NBDHEX in combinazione con questi farmaci per il trattamento dell’osteosarcoma, Ewing’s sarcoma, mesotelioma e melanoma. Questi studi hanno anche dimostrato l’efficacia antitumorale del NBDHEX in vivo in modelli murini di melanoma, Ewing’s sarcoma e osteosarcoma. In questi esperimenti, l’NBDHEX non è risultato tossico ma è stato ben tollerato.
In un’altra collaborazione è stata risolta la struttura cristallografica dei complessi molecolari tra NBDHEX e le GST di classe Pi (GSTP1-1) e Mu (GSTM2-2). Questi studi hanno fornito una dettagliata descrizione, a livello molecolare, dell’interazione tra NBDHEX ed il sito attivo di questi enzimi, permettendo la progettazione e sintesi di nuovi derivati del NBDHEX.
I nuovi analoghi così ottenuti sono descritti nel brevetto italiano n° 0001412189 del 20/11/2014. Questi composti mantengono la struttura del nitrobenzossadiazolo, che garantisce un’efficace interazione con il sito attivo della GST, ma presentano un gruppo polare o carico che contribuisce a migliorarne la solubilità in soluzioni acquose. Molti di questi nuovi inibitori della GST sono caratterizzati da una maggior selettività nei confronti dell’isoforma GSTP1-1, altamente espressa nei tumori.
In particolare, il composto MC3181 risulta essere 50 volte più solubile in acqua rispetto al NBDHEX ed altamente efficace contro cellule di melanoma umano con mutazione BRAFV600E, sia sensibili che resistenti al farmaco vemurafenib. MC3181 mostra attività antitumorale anche in vivo, contro entrambi i tipi di tumore, sia dopo somministrazione i.v. che orale. Inoltre il trattamento in vivo è perfettamente tollerato e non dà segni di organotossicità.
Negli ultimi anni, il lavoro di Anna Maria Caccuri ha portato alla sintesi e caratterizzazione dei nuovi analoghi MC3479 e MC3626. Questi sono monoesteri fosforici del NBDHEX e del MC3181 caratterizzati da un’ottima solubilità in soluzione acquosa. Questi composti hanno mostrato efficacia antitumorale in topi inoculati con cellule di melanoma umano (A375) e non hanno dato segni di tossicità sia dopo somministrazione endovenosa che orale.
Nel complesso, i dati raccolti supportano l'uso dei derivati del 7-nitro-2,1,3-benzossadiazolo all'interno di nuove terapie per il trattamento di varie forme tumorali e in particolare del melanoma.
Nel 2012, Anna Maria Caccuri ha ottenuto evidenze sperimentali dell’interazione tra la GSTP1-1 e TNF receptor-associated factor 2 (TRAF2) e del coinvolgimento di questa proteina nella risposta cellulare al trattamento con NBDHEX e derivati. In particolare ha dimostrato che NBDHEX, MC3181 e altri analoghi sono in grado di dissociare il complesso tra la GSTP1-1 e TRAF2, portando all'attivazione prolungata della MAP chinasi JNK e alla morte cellulare per apoptosi.
L'attività di ricerca di Anna Maria Caccuri si è quindi focalizzata su TRAF2 e, in particolare, sull’evidenza che la porzione C-terminale di TRAF2 (residui 310-501) è in grado di legarsi a vescicole unilamellari contenenti raft lipidici e indurre la formazione di endovescicole. A partire da queste evidenze, Anna Maria Caccuri ha dato inizio ad un filone di ricerca volto a studiare le proprietà del dominio C-terminale di TRAF2 e l’eventuale suo coinvolgimento nella formazione dei corpi multivescicolari e/o nel processo autofagico. A tal fine, sta conducendo studi su linee cellulari TRAF2 knockout o trasfettate con la porzione C-terminale di TRAF2. Inoltre sta studiando la possibilità di sfruttare la capacità del dominio C-terminale di TRAF2 di indurre la formazione di endovescicole per sviluppare nuove strategie di somministrazione dei farmaci.
A partire dal 2016, Anna Maria Caccuri ha iniziato una collaborazione con l’IRCCS Fondazione “G.B. Bietti” al fine di studiare i meccanismi molecolari coinvolti nella patogenesi delle malattie retiniche a carattere neurodegenerativo e di chiarire il ruolo svolto in questi processi dalle proteine GSTP1-1 e da TRAF2.