@misc{10481/108848,
year = {2025},
url = {https://hdl.handle.net/10481/108848},
abstract = {Las infecciones virales son una de las principales causas de enfermedad a nivel
mundial. Los tratamientos actuales, escasos para la gran variedad de virus que pueden
afectar a los seres humanos, se centran en la inactivación directa de las proteínas víricas,
propiciando la aparición de resistencias. Este contexto evidencia la necesidad de desarrollar
nuevos antivirales.
Los virus requieren el secuestro de diferentes proteínas de las células hospedadoras
para su proliferación. En muchos casos, este proceso se media por interacciones con
secuencias peptídicas cortas de las proteínas del virus. El bloqueo de estas interacciones
dirigido a las proteínas del hospedador se considera una estrategia atractiva para el
desarrollo de antivirales de amplio espectro con menor tendencia al desarrollo de cepas
resistentes.
El mecanismo de egresión celular de muchos virus de distintas familias se basa en la
interacción de los dominios L de secuencia P(T/S)AP y LYP(X)nL con los dominios UEV de
la proteína humana TSG101 y V de la proteína humana ALIX, respectivamente. Por otra
parte, el extremo C terminal de la proteína E de los coronavirus se une al dominio PDZ de
PALS1 y lo desplaza del complejo apical de polaridad celular, perturbando las uniones
estrechas para permitir la entrada del virus a través de tejidos epiteliales.
El trabajo desarrollado en esta Tesis se centra en confirmar la posibilidad de bloquear
estas interacciones entre dominios proteicos y secuencias peptídicas virales con moléculas
pequeñas con propiedades aptas para el desarrollo de fármacos. Adicionalmente, se explora
si esta inhibición también se produce entre las proteínas humanas y virales completas, así
como el efecto fenotípico sobre la proliferación viral, con un enfoque multidisciplinar que
confirma el mecanismo de acción de los candidatos a fármacos seleccionados.
Se han llevado a cabo una serie de campañas de cribado de alto rendimiento
miniaturizadas basadas en medidas de estabilidad térmica y ensayos de competición que
han permitido la identificación de ligandos que se unen selectivamente a los dominios diana,
bloqueando sus interacciones con las secuencias peptídicas virales con IC50s en el rango
micromolar bajo. Una serie de ensayos celulares de actividad que incluyen ensayos de alto
contenido de complementación bimolecular, medidas de producción de virus-like particles
y actividad antiviral frente a virus completos se han utilizado para confirmar la capacidad
de los compuestos de alcanzar y regular sus dianas en un entorno celular y su efecto sobre
la gemación vírica. Asimismo, a partir de este flujo de trabajo se han desarrollado
metodologías para la exploración de mayores espacios químicos mediante cribado de
colecciones de extractos naturales y cribado virtual entrenado por Machine Learning.
Los inhibidores identificados constituyen puntos de partida prometedores para el
desarrollo de nuevos antivirales de amplio espectro y herramientas valiosas para la
investigación de los mecanismos de gemación y virulencia de diferentes virus, y para
evaluar los posibles efectos secundarios que pueden inducir el bloqueo de las interacciones
de los dominios diana.},
abstract = {Viral infections are among the leading causes of disease worldwide. Current
treatments, which are limited given the vast diversity of viruses capable of infecting
humans, primarily target the direct inactivation of viral proteins, thereby facilitating the
emergence of resistant strains. This context highlights the urgent need to develop new
antiviral agents.
Viruses rely on hijacking various host cell proteins to support their life cycle. In many
cases, this process is mediated by interactions with short peptide sequences derived from
viral proteins. Targeting these interactions at the host protein level is considered an
attractive strategy for the development of broad-spectrum antivirals with a reduced
propensity for resistance development.
The egress mechanism of many viruses from diverse families depends on the
interaction between L-domains containing P(T/S)AP and LYP(X)nL motifs with the UEV
domain of human TSG101 and the V domain of the human protein ALIX, respectively.
Additionally, the C-terminus of the coronavirus E protein binds to the PDZ domain of PALS1,
displacing it from the apical polarity complex and disrupting tight junctions to facilitate viral
entry through epithelial tissues.
This thesis focuses on validating the feasibility of disrupting these interactions
between protein domains and viral peptide sequences using small molecules with drug-like
properties. Furthermore, it investigates whether such inhibition also occurs between
full-length human and viral proteins and examines the phenotypic effects on viral replication
through a multidisciplinary approach that confirms the mechanisms of action of selected
drug candidates.
A series of miniaturized high-throughput screening campaigns, based on thermal
stability measurements and competition-based binding assays, enabled the identification of
ligands that selectively bind to target domains, effectively blocking their interactions with
viral peptide sequences with low micromolar IC₅₀ values. Cellular activity assays, including
high-content bimolecular complementation assays, virus-like particle production assays,
and antiviral assays against complete viruses, were employed to confirm the compounds’
ability to reach and modulate their targets in a cellular context and to evaluate their effects
on viral budding and replication. Additionally, this workflow facilitated the development of
methodologies to explore broader chemical spaces through the screening of natural product
libraries and machine learning-guided virtual screening.
The identified inhibitors represent promising starting points for the development of
novel broad-spectrum antivirals. They also serve as valuable tools for investigating the
mechanisms underlying viral budding and virulence across different viruses and for
evaluating potential side effects associated with the disruption of the target domain
interactions.},
organization = {Tesis Univ. Granada.},
organization = {(FPU) 2018 (Código: FPU18/06225), Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Gobierno de España},
organization = {Proyecto “Understanding binding affinity and specificity in polyproline recognition by protein interaction modules: towards the development of inhibitors with antitumoral and antiviral properties” (Código: BIO2012- 39922-CO2-01), Ministerio de Economía y competitividad, Gobierno de España},
organization = {Proyecto “Identificación y optimización de inhibidores de la gemación vírica: Hacia el desarrollo de antivirales de amplio espectro” (Código: BIO2016- 78746-C2-1-R), Ministerio de Ciencia e Innovación, Gobierno de España},
organization = {Proyecto “Hacia el desarrollo de antivirales de amplio espectro dirigidos al hospedador: reposición de fármacos y compuestos naturales” (Código: PID2020-112895RB-I00). Ministerio de Ciencia e Innovación, Gobierno de España},
organization = {Proyecto “Inhibidores de la gemación del SARS-CoV-2 como antivirales frente a la COVID19. Reposicionamiento de fármacos e identificación de compuestos naturales” (Código: CV20-19149), Programa de ayudas a proyectos de investigación sobre el SARS-COV-2 y la enfermedad COVID-19 en régimen de concurrencia no competitiva, para agentes públicos del Sistema Andaluz del Conocimiento con cargo a fondos FEDER [Junta de Andalucía]},
organization = {Proyecto “Inhibiting PALS1/SARS-CoV-2-E interaction to mitigate COVID-19 virulence” (Código: #22363), proyecto europeo ISIDORe (Integrated Services for Infectious Disease Outbreak Research), financiado a su vez por el programa “European Union’s Horizon Europe research and innovation”},
organization = {Ayudas complementarias para beneficiarios de ayudas (FPU): Estancias Breves y Traslados Temporales, 2021 (Código: EST21/00491). Ministerio de Educación y formación profesional, Gobierno de España},
publisher = {Universidad de Granada},
title = {Hacia el desarrollo de antivirales de amplio espectro: identificación y caracterización de inhibidores de la gemación vírica},
author = {Montero Segovia, Fernando Jesús},
}