Drug resistance is currently a problem for many antiviral therapies. Research in the field has long been focused on the development of new potential drugs that can counteract resistance phenomena and improve the conditions and quality of patients’ life suffering from serious viral infections, such as AIDS caused by HIV-1 virus. In this contest, we proposed a new strategy which involves the study of small molecules targeting different HIV-1 RNA domains in order to inhibit the viral nucleocapsid protein (NC or NCp7). NC is a nucleic acid chaperone involved in various essential steps of the viral life cycle. The high conservation among different HIV-1 strains of the RNA domains, which are substrates of NC, and of the protein itself has led to consider such structures and NC as promising pharmacological targets for the production of new antiretroviral drugs. In the present Master’s thesis project, we first optimized an electrophoretic assay necessary for the subsequent evaluation of i) the interaction of a small library of selected compounds, the aliphatic and lysine-ester bis-3-chloropiperidines 1 – 5, with a substrate of the NC protein, i.e the SL1 domain of viral RNA, ii) NC-mediated genomic dimerization and iii) the inhibition of the protein by compounds that were found to be more reactive (aliphatic B-CePs 1 – 3). We were thus able to observe that an interaction occurs between the selected B-CePs and the viral RNA, resulting in the dose-dependent formation of covalent alkylation adducts. Furthermore, we optimized the electrophoretic conditions aimed at highlighting the NC-mediated conversion of KL to ED, and its inhibition by compounds. This thesis project represents a valid starting point for future studies on the mechanism of action of B-CePs as potential antiviral agents.

La farmaco-resistenza rappresenta attualmente un problema per molte terapie antivirali. La ricerca in campo farmaceutico è impegnata da tempo nello sviluppo di nuovi potenziali farmaci che possano contrastare i fenomeni di resistenza e migliorare le condizioni e la qualità di vita dei pazienti affetti da gravi infezioni virali, come l’AIDS causata dal virus dell’HIV-1. In questo contesto, una nuova strategia in corso di sviluppo è quella che prevede lo studio dell’interazione di piccole molecole con differenti domini dell’RNA di HIV-1 allo scopo di inibire su più fronti la proteina virale del nucleocapside (NC o NCp7), implicata in vari essenziali step del ciclo di vita virale agendo da chaperone molecolare. L’elevata conservazione in diversi ceppi di HIV-1 di certi domini del genoma virale, che sono substrati di NC, e della proteina stessa ha portato a considerare tali strutture e NC promettenti bersagli farmacologici per la produzione di nuovi farmaci antiretrovirali. Nel presente progetto di tesi, abbiamo innanzitutto ottimizzato un saggio elettroforetico necessario per la successiva valutazione i) dell’interazione di una piccola libreria di composti selezionati, le bis-3-cloropiperidine alifatiche e lisin-esteree 1 – 5, con un substrato della proteina NC, ovvero il dominio SL1 dell’RNA virale, ii) della dimerizzazione genomica mediata da NC e iii) dell’inibizione della proteina da parte dei composti che sono risultati essere più reattivi (i B-CePs alifatici 1 – 3). Abbiamo così potuto osservare che avviene un’interazione tra i B-CePs selezionati e l’RNA virale, comportando la formazione dose-dipendente di addotti di alchilazione covalenti. Inoltre, abbiamo ottimizzato le condizioni elettroforetiche volte a evidenziare la conversione del KL a ED mediata da NC, e la sua inibizione da parte dei composti. Questo progetto di tesi si presta ad essere un valido punto di partenza per futuri studi sul meccanismo d’azione dei B-CePs, nello specifico sull’interazione RNA – B-CePs in assenza e in presenza di NC.

Studio dell'interazione di piccole molecole con RNA di HIV-1 per l'inibizione in vitro della dimerizzazione genomica mediata da NC

RUFFATO, SILVIA
2021/2022

Abstract

Drug resistance is currently a problem for many antiviral therapies. Research in the field has long been focused on the development of new potential drugs that can counteract resistance phenomena and improve the conditions and quality of patients’ life suffering from serious viral infections, such as AIDS caused by HIV-1 virus. In this contest, we proposed a new strategy which involves the study of small molecules targeting different HIV-1 RNA domains in order to inhibit the viral nucleocapsid protein (NC or NCp7). NC is a nucleic acid chaperone involved in various essential steps of the viral life cycle. The high conservation among different HIV-1 strains of the RNA domains, which are substrates of NC, and of the protein itself has led to consider such structures and NC as promising pharmacological targets for the production of new antiretroviral drugs. In the present Master’s thesis project, we first optimized an electrophoretic assay necessary for the subsequent evaluation of i) the interaction of a small library of selected compounds, the aliphatic and lysine-ester bis-3-chloropiperidines 1 – 5, with a substrate of the NC protein, i.e the SL1 domain of viral RNA, ii) NC-mediated genomic dimerization and iii) the inhibition of the protein by compounds that were found to be more reactive (aliphatic B-CePs 1 – 3). We were thus able to observe that an interaction occurs between the selected B-CePs and the viral RNA, resulting in the dose-dependent formation of covalent alkylation adducts. Furthermore, we optimized the electrophoretic conditions aimed at highlighting the NC-mediated conversion of KL to ED, and its inhibition by compounds. This thesis project represents a valid starting point for future studies on the mechanism of action of B-CePs as potential antiviral agents.
2021
Study of the interactions of small molecules with HIV-1 RNA for the inhibition of the NC-mediated genomic dimerization
La farmaco-resistenza rappresenta attualmente un problema per molte terapie antivirali. La ricerca in campo farmaceutico è impegnata da tempo nello sviluppo di nuovi potenziali farmaci che possano contrastare i fenomeni di resistenza e migliorare le condizioni e la qualità di vita dei pazienti affetti da gravi infezioni virali, come l’AIDS causata dal virus dell’HIV-1. In questo contesto, una nuova strategia in corso di sviluppo è quella che prevede lo studio dell’interazione di piccole molecole con differenti domini dell’RNA di HIV-1 allo scopo di inibire su più fronti la proteina virale del nucleocapside (NC o NCp7), implicata in vari essenziali step del ciclo di vita virale agendo da chaperone molecolare. L’elevata conservazione in diversi ceppi di HIV-1 di certi domini del genoma virale, che sono substrati di NC, e della proteina stessa ha portato a considerare tali strutture e NC promettenti bersagli farmacologici per la produzione di nuovi farmaci antiretrovirali. Nel presente progetto di tesi, abbiamo innanzitutto ottimizzato un saggio elettroforetico necessario per la successiva valutazione i) dell’interazione di una piccola libreria di composti selezionati, le bis-3-cloropiperidine alifatiche e lisin-esteree 1 – 5, con un substrato della proteina NC, ovvero il dominio SL1 dell’RNA virale, ii) della dimerizzazione genomica mediata da NC e iii) dell’inibizione della proteina da parte dei composti che sono risultati essere più reattivi (i B-CePs alifatici 1 – 3). Abbiamo così potuto osservare che avviene un’interazione tra i B-CePs selezionati e l’RNA virale, comportando la formazione dose-dipendente di addotti di alchilazione covalenti. Inoltre, abbiamo ottimizzato le condizioni elettroforetiche volte a evidenziare la conversione del KL a ED mediata da NC, e la sua inibizione da parte dei composti. Questo progetto di tesi si presta ad essere un valido punto di partenza per futuri studi sul meccanismo d’azione dei B-CePs, nello specifico sull’interazione RNA – B-CePs in assenza e in presenza di NC.
RNA HIV-1
dimerizzazione
NC
interazione con RNA
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/20.500.12608/10087