G-quadruplexes in the HIV-1 genome: structure and targeting

Acidi nucleici ricchi in guanine possono formare strutture secondarie alternative chiamate G-quadruplex. I G-quadruplex sono stati caratterizzati in diversi tipi di genomi, tra cui genomi virali e umano. Nel genoma umano le strutture G-quadruplex sono prinicipalmente localizzate in importanti regioni funzionali, dove possono assumere ruoli regolatori dei processi come trascrizione, replicazione a traduzione. In particolare, la regolazione della trascrizione dei promotori degli oncogeni mediata dalle strutture G-quadruplex è stata ampiamente descritta, evidenziando che i G-quadruplex promotoriali agiscono principalmente da silenziatori del processo trascrizionale. I precedenti studi, condotti dal nostro gruppo di ricerca hanno dimostrato che una serie di strutture G-quadruplex al livello del Long Terminal repeat (LTR) del genoma provirale di HIV-1 è coinvolta nella regolazione della trascrizione virale. La stabilizzazione di queste strutture con i ligandi specifici si traduce in repressione dell’attività promotoriale e in inibizione della produzione del virus in cellule infettate, suggerendo che i G-quadruplex nella regione LTR di HIV-1 possono essere dei promettenti target antivirali. Lo scopo principale di questa tesi è stato quello di individuare composti con attività antivirale che mostrano un legame preferenziale verso le strutture G-quadruplex virali. Abbiamo testato una nuova serie di composti leganti G-quadruplex sviluppata a partire dal NDI-core e abbiamo identificato dei componenti strutturali responsabili della maggiore affinità verso le strutture G-quadruplex virali che possono guidare verso ulteriore miglioramento della selettività. L’obiettivo di utilizzare un approccio razionale per lo sviluppo dei composti selettivi ha richiesto di individuare le coordinate strutturali del target. Abbiamo identificato che il componente G-quadruplex prevalente nella regione LTR considerata è foldato in una topologia molto particolare, descritta come struttura ibrida quadruplex/duplex e presenta interessanti implicazioni per il riconoscimento selettivo da parte delle piccole molecole.