Attivazione assegno di ricerca periodo 01/09/2013 – 31/08/2014
Titolo: Progettazione, sintesi e caratterizzazione biologica di peptidi di interesse
cosmeceutico
Settore scientifico-disciplinare: CHIM/08 Chimica Farmaceutica
Responsabile Scientifico: Prof. Paolo Rovero
Con l’allungamento della vita, l’interesse scientifico nel progettare prodotti che contrastino
i segni dell’invecchiamento cutaneo fisiologico (aging) così come di quello indotto
dall’esposizione alle radiazioni UV (photo-aging) è cresciuto notevolmente.
La cosmeceutica è una scienza che comprende diverse discipline complementari quali
dermatologia, medicina estetica, farmacologia, chimica farmaceutica e cosmetologia; nello
specifico viene definito come cosmeceutico un prodotto che abbina un elemento
strettamente cosmetico ad un principio attivo, con lo scopo di produrre un effetto simile a
quello di un farmaco (“drug-like”).
Una delle categorie più interessanti di principi attivi usati nei cosmeceutici è rappresentata
dal gruppo dei peptidi, come ad esempio la fibronectina ed il collagene, la cui attività nel
ritardare i segni del tempo è documentata dalla letteratura scientifica farmacologica come
un effetto secondario della ricerca nel campo del wound healing. Alcuni peptidi, infatti,
regolano la crescita cellulare e ne rafforzano la coesione, permettendo così una ripresa del
tono cutaneo come conseguenza della stimolazione dell’angiogenesi e della sintesi di
nuove fibre di collagene. La letteratura riporta che alcuni peptidi sono capaci sia di
stimolare la biosintesi di collagene che di ritardare l’attività degli enzimi che lo degradano
(collagenasi MMP).1
Il collagene è uno dei maggiori componenti del tessuto connettivo ed è in gran parte
responsabile del benessere della pelle; il tempo e l’esposizione al sole alterano la biosintesi
di collagene e ne rallentano il turnover naturale, causando perdita di elasticità e
formazione di rughe. In questo contesto, sono stati descritti alcuni peptidi, definiti “peptidi
segnale”, aventi la capacità di migliorare il rimodellamento cellulare, attraverso la
stimolazione della produzione di collagene da parte dei fibroblasti o attraverso l’inibizione
dell’attività delle collagenasi che lo degradano. I “peptidi carrier”, invece, hanno la
funzione di coadiuvare il rilascio nelle cellule di cofattori richiesti nei processi di
riparazione e di angiogenesi. Un esempio di questa famiglia è rappresentato dai peptidi
responsabili del rilascio di ioni rameici, fondamentali per la produzione di collagene ed
elastina, e dunque per il rinnovo del tessuto epiteliale.2
L’obiettivo del presente progetto di ricerca (che si inserisce nell’ambito del progetto POR
“Biopeptidi”, finanziato dalla Regione Toscana) è lo sviluppo di nuovi peptidi in grado di
stimolare la produzione del collagene o di inibirne la degradazione a livello cutaneo, i quali
possano pertanto essere impiegati in ambito cosmeceutico per la messa a punto di prodotti
ad azione protettiva ed antiradicalica, nonché in ambito farmaceutico per la rigenerazione
del tessuto epiteliale (wound healing).
I peptidi presentano interessanti vantaggi, come ad esempio il fatto che possono essere
ampiamente modificati attraverso la sostituzione di uno o più residui amminoacidici,
influenzandone così la selettività e le proprietà farmacocinetiche, nonché le proprietà
chimico-fisiche, quali la solubilità. I peptidi poi presentano altri notevoli benefici, fra cui
un costo contenuto e una relativa semplicità di produzione, essendo così candidati ideali in
campo cosmeceutico.
In questo contesto un possibile sviluppo del progetto riguarda la messa a punto di processi
sintetici per l’ottenimento di oligopeptidi, la cui sequenza è contenuta all’interno del
collagene, da considerarsi come piccole unità con la funzione di aumentare il turnover
fisiologico del collagene stesso, migliorando così l’elasticità della pelle e promuovendo il
fenomeno di wound healing. E’ infatti riportato in letteratura che peptidi contenenti un
numero di amminoacidi inferiore a 10, derivanti dalla sequenza del collagene,
costituiscono l’unità essenziale per indurre la biosintesi della proteina stessa e favorire
quindi la rigenerazione cutanea. Alcuni esempi di sequenze attive, riportate in letteratura,
sono Gly-Lys-His, Gly-Lys-Hyp, Gly-His-Lys e il pentapeptide Glu-Glu-Met-Gln-Arg.3
In analogia con i dati presenti in letteratura, questo lavoro di ricerca sarà rivolto alla sintesi
sistematica di brevi sequenze parziali del collagene, fino ad un massimo di 10
amminoacidi, che verranno successivamente testate tramite saggi immunoenzimatici per
valutarne la capacità di induzione di biosintesi del collagene, misurando la produzione di
collagene nel sovranatante di colture cellulari di fibroblasti umani.
Un aspetto interessante è inoltre costituito dall’introduzione di modifiche nelle sequenze
peptidiche selezionate, al fine di aumentarne la stabilità nei confronti delle peptidasi. Tali
modificazioni possono consistere nell’acetilazione o nella glicosilazione del residuo Nterminale, nell’ammidazione dell’estremità C-terminale o in reazioni di ciclizzazione, che
riducendo la flessibilità conformazionale della sequenza primaria, ne aumentino la stabilità
alla proteolisi.
Verrà poi presa in considerazione la coniugazione delle sequenze sintetizzate con agenti ad
attività antiossidante ed anti-invecchiamento, quali ad esempio agenti di natura vitaminica.
E’ noto, ad esempio, che l’ascorbil magnesio fosfato, una delle forme comunemente
utilizzate di vitamina C, stimola la biosintesi del collagene, mentre l’acido L-ascorbico,
che rappresenta la forma più attiva della vitamina C, incrementa in vitro l’mRNA che
codifica per il procollagene di tipo I e II. Partendo da queste considerazioni, le funzioni
amminiche o carbossiliche delle estremità N- e C- terminali dei peptidi ottenuti, così come
le analoghe funzioni presenti in catena laterale di residui di lisina o acido aspartico, che
verranno introdotte opportunamente nelle sequenze, potranno essere coniugate
chimicamente con agenti di natura antiossidante.4
Un altro aspetto che verrà preso in considerazione nel corso del progetto sarà la sintesi di
sequenze peptidiche derivanti da proteine di matrice, che presentino alta affinità di legame
per ioni quali Cu2+. Tali proteine di matrice, come ad esempio la SPARC, sono riportate
dalla letteratura essere attive nella stimolazione del processo di proliferazione endoteliale.
Il nostro interesse sarà focalizzato sulla sintesi di frammenti peptidici, come ad esempio
quelli derivanti dalla regione cationica 2 della SPARC, che possano mimare il ruolo delle
proteine stesse nel processo di angiogenesi e di rimodellamento tissutale.5
Referenze
1
Farris P. K. Dermatol Surg, 2005, 31, 814-817.
Lupo M. P.; Cole A. L. Dermatologic Therapy, 2007, 20, 343-349.
3
Loren R. P. et al. U.S. Patent 1987, 4665,054.
4
Choi H.; Kim H.; Park J.; et al. Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters, 2009, 19, 2079-2082.
5
Simeon A.; Monier F. et al. The Journal of Investigative Dermatology, 1999, 112, 6, 957-963.
2
