Descrizione

La malattia da coronavirus del 2019 (COVID-19), causata dal virus SARS-CoV-2, è emersa come una delle pandemie più diffuse e devastanti nella storia dell’umanità. Ad oggi, nonostante la disponibilità di vaccini, la pandemia non può ancora essere completamente controllata a causa della rapida mutazione del virus. Pertanto, lo sviluppo di strategie terapeutiche sicure ed efficaci per il COVID-19 è ancora un’esigenza insoddisfatta. Il progetto MUTASAR propone una nuova strategia terapeutica per bloccare l’infezione e la progressione di SARS-CoV-2 utilizzando un approccio multi-target, che prevede l’inibizione simultanea di due proteine virali non strutturali, ovvero NSP13, NSP10 e NSP14 o l’inibizione di una di queste proteine e l’interazione con G-quadruplex di RNA virale (G4). È stato dimostrato che tutti questi target virali svolgono un ruolo chiave nella replicazione del virus. In particolare, l’elicasi NSP13 è un enzima vitale, che svolge la struttura secondaria dell’RNA nella regione non tradotta del genoma virale al 5′. La proteina bifunzionale NSP14 è composta da due domini: un dominio esoribonucleasico N-terminale (ExoN), che svolge un ruolo di controllo per prevenire mutazioni letali e un dominio C-terminale, che funziona come (guanina-N7) metil transferasi (N7-MTase). Infine, NSP10 si lega al dominio ExoN di NSP14 ed è essenziale per la stimolazione della sua attività. Il virus SARS-CoV-2 è anche caratterizzato da strutture alternative di acidi nucleici, come i G-quadruplex che svolgono ruoli critici in diversi virus, e alcuni composti diretti verso i G4 hanno mostrato attività antivirale. Nel progetto MUTASAR saranno utilizzati due approcci diversi: nel primo caso, verranno utilizzati approcci “in silico ligand based” e “structure based” per identificare inibitori/ligandi dei target in esame. Quelli in grado di riconoscere bene due dei quattro target virali saranno selezionati. Nel secondo caso, saranno ottenuti ligandi multi-target combinando insieme due agenti a singolo target tramite opportuni linker.

Obiettivi e risultati attesi

Il progetto MUTASAR sarà realizzato utilizzando un approccio multidisciplinare, che comprende chimica medica e computazionale, biologia molecolare, biologia strutturale, chimica biologica e sintesi organica. In particolare, l’unità dell’IBB effettuerà misure di affinità di legame, saggi di inibizione e studi cristallografici. Più in dettaglio, i target virali NSP10, NSP13, NSP14 saranno clonati, espressi in E. coli e purificati. Sarà valutata l’affinità delle molecole identificate e sintetizzate dagli altri due partner del progetto verso questi target e verso gli RNA virali G4 mediante diverse tecniche biofisiche come la termoforesi su microscala e/o la spettroscopia di fluorescenza. Inoltre, la calorimetria a titolazione isotermica sarà utilizzata per determinare anche la variazione di entalpia e la stechiometria di legame nell’interazione tra i ligandi sintetizzati con le proteine target e i G4 di RNA virale. I ligandi migliori emersi da queste valutazioni saranno co-cristallizzati con le proteine/RNA target per comprendere i dettagli molecolari responsabili dell’interazione e fornire una base strutturale per un’ulteriore ottimizzazione.
Insieme agli altri partner, l’unità dell’IBB sarà coinvolta nella diffusione dei risultati del progetto e coordinerà la gestione del progetto.

Risultati attesi:
• Costanti di dissociazione e inibizione dei composti sintetizzati contro i loro target virali;
• Determinazione della stechiometria di legame e dei parametri termodinamici correlati ai processi di associazione;
• Struttura cristallografica dei complessi target virale/ligando.

Proponenti

  • Istituto di Biostrutture e Bioimmagini-CNR

Enti coinvolti

  • Università degli studi di Napoli “Federico II”
  • Università “Magna Grecia” di Catanzaro

Responsabile scientifico

Dr. Giuseppina De Simone (PI)

Codice progetto

P2022EPH87_PE5_PRIN2022PNRR

Finanziamento ricevuto

€ 79.960,00

Data di inizio e fine del progetto

30/11/2023 - 29/11/2025

Stato di avanzamento

70%
  • Categoria dell'articolo:PRIN / Progetti