New therapeutic strategies for the treatment of progeria.

• Autores: Jon Macicior Michelena
• Directores de la Tesis: Silvia Ortega Gutiérrez (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Complutense de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Nuevas estrategias terapeúticas para el tratamiento de la progeria.
• Tribunal Calificador de la Tesis: Maria Luz López Rodriguez (presid.), Beatriz Lora Maroto (secret.), Eider San Sebastian Larzabal (voc.), Marc Vendrell Escobar (voc.), Eddy Sotelo Pérez (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Química Orgánica por la Universidad Complutense de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Farmacología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Docta Complutense
• Resumen

  • El síndrome de progeria de Hutchinson-Gilford, también conocido como progeria, es una enfermedad genética extremadamente rara que afecta a 1 de cada 4 millones de recién nacidos. La enfermedad está causada por una mutación en el gen LMNA, que produce una forma anormal de la proteína estructural lámina A llamada progerina. Esta se acumula en la membrana nuclear causando deficiencias estructurales y afectando a prácticamente todas las funciones celulares. El objetivo principal del presente trabajo es aplicar diferentes estrategias de degradación dirigida para reducir los niveles de la proteína anormal progerina con el fin de mejorar el fenotipo de la progeria. Esto lo hemos llevado a cabo tanto a nivel de proteína, mediante el uso de compuestos proteolíticos denominados PROTACs, o a nivel de ARN, identificando moléculas pequeñas capaces de unirse al ARNm de la progerina y modular su estabilidad.

    Los PROTAC son moléculas compuestas por tres elementos: una subunidad de unión a la proteína de interés, un ligando de ligasa E3 y un espaciador que une ambos elementos. La degradación de las proteínas se ejecuta a través de la subunidad 26S del proteasoma, que implica el marcaje de las proteínas con la proteína ubiquitina y su posterior degradación a través del proteasoma. Para el desarrollo de PROTACs dirigidos a progerina, elegimos el (+)-decursinol como subunidad bioactiva, una de las pocas moléculas con afinidad por esta proteína descritas hasta la fecha. Basándonos en los resultados previos que indicaban que el OH libre del (+)-decursinol podría proporcionar un vector de salida adecuado para la unión del resto de subunidades, sintetizamos la primera serie de compuestos combinando el (+)-decursinol con diferentes espaciadores basados en metileno, ácido p-hidroxicinámico y polietilenglicol, y diferentes ligandos de unión a las ligasas E3 CRBN, VHL y DCAF16. Después se evaluó la capacidad de los compuestos sintetizados para degradar la progerina en fibroblastos de ratón LmnaG609G/G609G. Entre ellos, destacó el PROTAC 12 (UCM-18142), siendo capaz de inducir una degradación en torno al 40% de progerina a 5 µM y 24 h de incubación. Asimismo, muestra una buena permeabilidad y capacidad de internalización celular, además de exhibir una estabilidad adecuada en suero de ratón y excelente en medio de cultivo y suero humano.

    Debido a la escasez de ligandos de progerina descritos, también abordamos la identificación de nuevos ligandos de progerina mediante el cribado de un subconjunto de moléculas incluidas en la biblioteca de compuestos de nuestro laboratorio. Para ello, se seleccionaron 30 compuestos y se analizaron mediante STD-NMR, identificando el compuesto UCM-91 como un compuesto con afinidad por progerina. A continuación, empezamos una exploración estructural en torno a este compuesto, midiendo la afinidad de las moléculas sintetizadas mediante experimentos CETSA. Dos de ellos interaccionan con la progerina mostrando una mayor afinidad que el hit inicial UCM-91.

    El último objetivo de este trabajo es identificar ligandos que se unan al ARNm de la progerina, induciendo su degradación e inhibiendo la producción de la proteína aberrante. Mediante métodos computacionales y cribados de alto rendimiento, identificamos 11 moléculas con capacidad de unirse a diferentes motivos estructurales presentes en el ARNm de la progerina. A continuación, se estableció un modelo celular adecuado que expresase progerina unida a una proteína fluorescente, y se incubaron estas células con los compuestos seleccionados para identificar aquellos que eran capaces de reducir los niveles de la proteína diana. De los 11 compuestos ensayados, dos de ellos fueron capaces de producir una reducción significativa de la progerina sin mostrar citotoxicidad, lo que los convierte en los primeros ligandos de ARN de progerina descritos hasta la fecha.