Inibizione della proteina umana DDX3: un approccio innovativo per lo sviluppo di terapie antivirali ad ampio spettro.

HIV is the causative agent responsible for 'acquired immunodeficiency syndrome' (AIDS), which affects the human immune system and makes the infected person exposed to opportunistic infections. Recent studies show that the human DEAD-box protein DDX3 plays important roles in tumor proliferation and viral infections. It has been reported that four different viruses, Hepatitis C virus (HCV), Hepatitis B virus (HBV), HIV-1 and Poxviruses, encode proteins that can interact with DDX3 to modulate its functions. For this reason DDX3 seems a prime target for viral manipulation. The stability of the human genome as opposed to viral genomic instability has allowed to choose a cellular protein as new targets in the fight against HIV . In this work I focused in particular on the study of a human DEAD -box RNA helicase ATP-dependent choice as a target of manipulation following the observation of its direct interaction with 4 types of viruses including HIV – 1. DDX3 seems to play a key role in viral infection and, more specifically, seems to be an essential cofactor in the replication of HIV-1 because it catalyzes the export from the nucleus to the cytoplasm of viral RNA. The research project focused on the expression and purification of recombinant DDX3 by chromatographic techniques, and its functional characterization. It is then evaluated the ability of specific inhibitors, selective in blocking or reducing the helicase and ATPase activity of DDX3. We have identified compounds suppressing HIV-1 replication by targeting the enzymatic activity of human DDX3. These results provide a proof-of-principle for the feasibility of blocking HIV-1 infection by rendering the host cell environment less favorable for the virus.

L’HIV è l’agente eziologico responsabile della ‘sindrome da immunodeficienza acquisita’ (AIDS) che colpisce il sistema immunitario umano e rende il soggetto infetto esposto ad infezioni opportunistiche. Recenti studi evidenziano che la proteina DEAD-box umana DDX3 gioca un ruolo importante nella proliferazione tumorale e nelle infezioni virali. Da letteratura si sa che quattro differenti virus, virus dell’Epatite C (HCV) e B (HBV), HIV e Poxvirus, codificano proteine che interagiscono con DDX3 per modulare la loro funzione. Per questa ragione DDX3 sembra poter essere il primo target per la manipolazione virale. La stabilità del genoma umano di contro all’ instabilità genomica virale ha fatto da discriminante nello scegliere queste proteine cellulari come nuovi target nella lotta contro l’HIV. In questo lavoro di tesi mi sono soffermata in particolare sullo studio di una DEAD-box RNA elicasi ATPasi dipendente umana scelta come target di manipolazione a seguito dell’osservazione di una sua diretta interazione con 4 tipi di virus tra i quali HIV-1. DDX3 sembra giocare un ruolo chiave nell’infezione virale e, più nel dettaglio, si è dimostrata essere un cofattore essenziale nella replicazione di HIV-1 in quanto catalizza l’ esporto dal nucleo verso il citoplasma dell’RNA virale. Il progetto di ricerca si è incentrato sull’espressione e la purificazione di DDX3 ricombinante mediante tecniche cromatografiche, e successiva caratterizzazione funzionale. Si è di seguito valutata la capacità di specifici inibitori selettivi nel bloccare o ridurre l’attività elicasica e quella ATPasica di DDX3. Abbiamo identificato dei composti che, prendendo di mira l’attività enzimatica di DDX3 umana, sono in grado di sopprimere la replicazione di HIV-1. Questi risultati forniscono una chiara prova di come sia possibile bloccare l’infezione di HIV-1 rendendo meno favorevole per il virus l’ambiente della cellula ospite.