VAV1 inhibition: exploring drug design strategies for targeting GEF activity

• Autores: Isabel de Rojas de Pablo
• Directores de la Tesis: Xosé R. García Bustelo (dir. tes.), Mercedes Dosil Castro (tut. tes.)
• Lectura: En la Universidad de Salamanca ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Inhibición de VAV1: exploración de estrategias de diseño de fármacos para dirigir la actividad de GEF
• Tribunal Calificador de la Tesis: José María de Pereda Vega (presid.), Alberto Fernández Medarde (secret.), José Manuel Brea Floriani (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biociencias: Biología y Clínica del Cáncer y Medicina Traslacional por la Universidad de Salamanca
• Materias:
  • Química
    • Bioquímica
      • Farmacología molecular
  • Ciencias de la vida
    • Biología celular
    • Biología molecular
• Texto completo no disponible (Saber más ...)
• Resumen
  • español

    VAV1 es un factor de intercambio de nucleótidos de guanina (GEF) de RHO que se expresa predominantemente en células hematopoyéticas, donde activa las GTPasas de RHO —principalmente RAC1— y desempeña un papel esencial en el desarrollo de linfocitos T, la respuesta inmunitaria y la señalización celular. Estudios recientes han dilucidado la implicación de VAV1 en diversas patologías del sistema inmunitario y cánceres, lo que subraya su potencial terapéutico. Comprender la relación estructura-actividad de VAV1 en relación con sus funciones dependientes e independientes de GEF proporciona una base para el desarrollo de inhibidores específicos de GEF de VAV1. En esta tesis, empleamos diferentes estrategias de diseño de fármacos para identificar inhibidores específicos de la actividad de GEF de VAV1. Identificamos dos focos de interés dentro de dominios reguladores clave de la proteína que permitieron realizar un cribado virtual de ligandos de millones de compuestos. A partir de los resultados obtenidos en este cribado, creamos una biblioteca de compuestos diseñados con base en dos resultados prometedores, introduciendo modificaciones químicas para mejorar la inhibición inicial de GEF de VAV1. La actividad de estos compuestos, confirmada mediante ensayos de intercambio de nucleótidos VAV1—RAC1, mostró una mejora significativa tras diversas modificaciones químicas. Se realizó una caracterización más detallada de los compuestos principales mediante ensayos bioquímicos y celulares para evaluar su especificidad para la inhibición del GEF de VAV1. Otras estrategias de este proyecto incluyeron el diseño y la síntesis de un péptido encapsulado dirigido a VAV1, así como el cribado de alto rendimiento de dos grandes bibliotecas de compuestos. En resumen, esta tesis presenta una exploración exhaustiva de las estrategias para la identificación y validación de inhibidores del GEF de VAV1, revelando candidatos prometedores para futuras investigaciones.

  • English

    VAV1 is a RHO guanine nucleotide exchange factor (GEF) predominantly expressed in hematopoietic cells, where it activates RHO GTPases primarily RAC1 and plays essential roles in T cell development, immune response and cell signaling. Recent studies have elucidated VAV1s involvement in various immune system pathologies and cancers, underscoring its therapeutic potential. Understanding the structure-activity relationship of VAV1 concerning its GEF-dependent and GEF-independent functions provides a foundation for developing specific VAV1 GEF inhibitors. In this thesis, we employed different drug design strategies to identify specific inhibitors of VAV1 GEF activity. We identified two pockets of interest within key regulatory domains of the protein that enabled to perform a virtual ligand screening of millions of compounds. From the hits obtained in this screening, we created a library of compounds designed based on two promising hits, introducing chemical modifications to improve initial VAV1 GEF inhibition. The activity of these compounds, asserted through VAV1 RAC1 nucleotide exchange assays, showed significant improvement following various chemical modifications. Further characterization of lead compounds was performed using biochemical and cellular assays to assess their specificity for VAV1 GEF inhibition. Additional strategies in this project included the design and synthesis of a stapled peptide targeting VAV1, as well as high-throughput screening of two large compound libraries. Overall, this thesis presents a comprehensive exploration of strategies for identifying and validating VAV1 GEF inhibitors, revealing promising candidates for further investigation.