Insights into the functionality and druggability of the homodimerization of human papillomavirus E6 oncoprotein

I papillomavirus umani ad alto rischio (HR-HPV), rappresentati dai genotipi 16 e 18, sono causa di diversi tumori epiteliali, inclusi carcinomi della cervice uterina, dell’orofaringe e anogenitali. I meccanismi attraverso i quali le infezioni da HR-HPV portano alla trasformazione cellulare maligna, si basano sulle attività di due oncoproteine virali, E6 ed E7, le quali agiscono sinergisticamente per trasformare ed immortalizzare le cellule infettate. E6 è considerata la principale oncoproteina responsabile della trasformazione cellulare, in quanto la sua prolungata espressione ed attività trasformante sono elementi chiave per la progressione del tumore. Alcuni recenti studi strutturali e mutazionali hanno rivelato l’importanza di un’alfa elica (α2) nel dominio N-terminale di E6, altamente conservata tra i vari genotipi di HR-HPV, per la degradazione di p53. Infatti, è stato visto che alcuni residui chiave di quest’alfa elica formano una tasca idrofobica sulla superficie di E6 cruciale per l’interazione con p53. In più, era stato visto anche che quest’alfa elica media l’autoassociazione di E6, un processo che, sebbene poco caratterizzato, coinvolge gli stessi aminoacidi necessari per il legame a p53. Perciò, la tasca idrofobica corrispondente all’elica α2 di E6 sembra essere importante per diverse interazioni proteina-proteina e rappresenta un nuovo affascinante target per lo sviluppo di composti anti-E6, considerato che ad oggi non esistono ancora farmaci contro HPV. In questa tesi di dottorato dimostriamo come E6 di HPV16 possa dimerizzare non solo in vitro ma anche nelle cellule, e come la dimerizzazione di E6 sia mediata specificamente dall’elica α2. Inoltre, i nostri risultati suggeriscono che la dimerizzazione di E6 non è necessaria per la degradazione di p53 e che quindi queste due interazioni proteina-proteina, cioè il legame di E6 a p53 e l’autoassociazione di E6, possano avvenire indipendentemente l’una dall’altra e probabilmente in compartimenti cellulari diversi. In aggiunta abbiamo osservato che E6 stabilizza i livelli di TAZ che, assieme a YAP, è il principale effettore della via di segnalazione Hippo, che regola la crescita degli organi ed anche i processi di tumorigenesi e di metastasi. Sorprendentemente, questo processo pare richiedere l’autoassociazione di E6, in quanto mutanti di E6 incapaci di dimerizzare, sono incapaci anche di stabilizzare TAZ in cellule trasfettate. Infine, con l’obiettivo di sviluppare inibitori duplici che possano bloccare entrambe le interazioni proteina-proteina che coinvolgono l’elica α2 dell’oncoproteina virale, abbiamo condotto degli screening in silico utilizzando i modelli strutturali disponibili in letteratura e abbiamo identificato alcuni composti in grado di legarsi al core idrofobico dell’elica α2 di E6. Abbiamo quindi valutato la loro capacità di interferire sia con l’autoassociazione di E6 che con la degradazione di p53 indotta da E6. Sorprendentemente, un composto si è rivelato capace di bloccare entrambe le interazioni, rappresentando quindi un potenziale inibitore duplice, e ha mostrato anche le capacità di indurre una diminuzione dei livelli di E6 in parallelo alla sua abilità di prevenire la degradazione di p53 in cellule trasfettate. In più, questo composto ha mostrato anche attività anti-proliferative e anti-clonogeniche specifiche contro cellule HPV-positive. In conclusione, questo studio ha investigato con successo e chiarito il potenziale ruolo della dimerizzazione di E6 relativamente alle attività trasformanti dell’oncoproteina virale, e ha dimostrato che colpire l’elica α2 di E6 può rappresentare una strategia innovativa per lo sviluppo di composti anti-E6.