Structural characterization of influenza A polymerase PA subunit domains in complex with novel inhibitors

Abstract

RNA-dependentní RNA polymerasa viru chřipky je heterotrimerický komplex, který má zásadní roli v životním cyklu viru. Je zodpovědná za virovou replikaci a transkripci. Jedna z jejích podjednotek, PA podjednotka, interaguje s PB1 podjednotkou prostřednictvím důležité protein-proteinové interakce na své C-koncové doméně. Tato interakce, která je zprostředkovaná 310 helixem, je nutná k utvoření celého heterotrimerického komplexu. N-koncová doména navíc obsahuje místo s endonukleasovou aktivitou se dvěma manganatými ionty. Obě tyto domény jsou považovány za slibné terapeutické cíle. V současnosti jsou přístupy v léčbě a prevenci chřipkového onemocnění limitované na sezónní očkování a existuje pouze několik léků, které ve velké většině cílí na jiné proteiny viru chřipky. U řady z nich však dochází k rychlému vývoji rezistentních mutací, nebo mají závažné vedlejší účinky. Tato práce nabízí strukturní náhledy na dvě domény PA podjednotky. První část se věnuje charakterizaci a optimalizaci minimálního peptidu odvozeného z PB1 podjednotky, který interaguje s C-koncovou doménou PA podjednotky a brání jejich dimerisaci. Výsledky z této části mohou být považovány za počáteční bod pro racionální vývoj prvních inhibitorů PA-PB1 protein-proteinové interakce proti viru chřipky. V druhé polovině jsme zkoumali...

Influenza RNA-dependent RNA polymerase is a heterotrimeric complex and has an essential role in the life cycle of the virus. It is responsible for viral replication and transcription. One of its subunits, the polymerase acidic protein, interacts with the PB1 subunit via a crucial protein- protein interaction at its C-terminal domain. This 310 helix-mediated intersubunit interaction is required for the whole heterotrimer assembly. The N-terminal domain carries the endonuclease active site with two manganese ions. Both domains are considered promising drug targets. Current strategies to fight the influenza virus are limited to seasonal vaccines, and there are only a few anti-influenza drugs targeting mostly other viral proteins. Many used antivirals are susceptible to rapid resistance mutations development or cause severe side effects. This thesis provides structural insights into the two domains of the PA subunit. The first part is devoted to the characterization and optimization of a PB1-derived minimal peptide interacting with the C-terminal domain. Results from this part may be considered as a starting point for the rational design of first-in-class anti-influenza inhibitors of the PA-PB1 protein-protein interaction. In the other half, we have explored the inhibitory potency of flavonoids and...