La enzima farnesil pirofosfato sintetasa FPPS como blanco antiviral en la infección con el virus Junín

• Autores: Díaz Sierra, Johanna Briyith
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Cordo, Sandra Myriam; García, Cybele Carina
• Materia: ARENAVIRUS; VIRUS JUNIN; ENZIMA FARNESIL PIROFOSFATO SINTETASA; BISFOSFONATOS; ARENAVIRUS; JUNIN VIRUS; FARNESYL PYROPHOSPHATE SYNTHETASE ENZYME; BISPHOSPHONATES
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Johanna Briyith El virus Junín (JUNV) es un arenavirus que puede ocasionar un síndrome de fiebre hemorrágica (FH) aguda, una enfermedad zoonótica endémica no erradicable de Argentina y para la cual no existe un tratamiento antiviral específico. La infección por arenavirus induce una reprogramación de los procesos celulares, incluyendo alteraciones en los mensajeros, en las vías metabólicas, biosíntesis de lípidos y organización de las membranas intracelulares y organelas. JUNV se asocia a microdominios de membrana enriquecidos en colesterol conocidos como balsas lipídicas para su brotación y ensamble. La enzima farnesil pirofosfato sintetasa (FPPS) es una enzima clave en la vía metabólica del mevalonato. En esta vía se sintetiza colesterol y otros lípidos que forman parte de la membrana plasmática celular, incluyendo las balsas lipídicas. Los bisfosfonatos (BPs) son inhibidores de la FPPS utilizados desde hace más de cuatro décadas como terapia para tratar enfermedades asociadas con la reabsorción del calcio, y varios tipos de cáncer. Son análogos químicamente estables de fosfatos y pirofosfatos, que actúan emulando a los sustratos que intervienen en la vía del mevalonato. La mayoría de los BPs tienen un efecto directo sobre la FPPS humana (hFPPS). Otros BPs tienen como blanco enzimas homólogas en organismos tales como parásitos protozoarios e insectos. El presente trabajo de tesis tuvo como objetivo estudiar la enzima FPPS como posible blanco antiviral para la intervención del ciclo de multiplicación de JUNV y la búsqueda de un agente quimioterapéutico específico. En primer lugar, se evaluó la actividad antiviral de BPs frente a la multiplicación de JUNV en cultivos de células Vero y A549. Se determinó que BPs comerciales y no comerciales ejercen un efecto inhibidor sobre la producción de JUNV en forma dependiente de la dosis y sin actividad virucida. Al profundizar el estudio de la acción de los BPs sobre la multiplicación de JUNV, se pudo determinar que afectan la actividad fusogénica de la glicoproteína GP2 de JUNV, así como la formación de partículas similares a virus impulsada por la proteína de matriz Z. Además, los BPs exhiben su acción inhibitoria en una etapa tardía del ciclo de multiplicación viral, observándose 1 log de diferencia en el rendimiento viral al ser adicionado a partir de las 18 horas post-infección. Por otro lado, los BPs presentaron significativa actividad antiviral frente a otros modelos virales con genoma de RNA relevantes para nuestra región, como dengue, Zika y Chikungunya y, un modelo subrogado de SARS-CoV2. Basándonos en los resultados obtenidos en esta tesis proponemos un nuevo blanco antiviral con acción contra virus envueltos con genoma de RNA. En el futuro se investigará el efecto de estos compuestos sobre la formación de las balsas lipídicas necesarias para la brotación del virus Junín.
Junín virus (JUNV) is an arenavirus that can cause acute hemorrhagic fever (FV) syndrome, a non-eradicable endemic zoonotic disease in Argentina and for which there is no specific antiviral treatment. It is known that arenavirus infection induces a reprogramming of cellular processes, including alterations in messengers, metabolic pathways, lipid biosynthesis and organization of intracellular membranes and organelles. JUNV associates with cholesterol-enriched membrane microdomains known as lipid rafts for their budding and assembly. The enzyme farnesyl pyrophosphate synthetase (FPPS) is a key enzyme in the mevalonate metabolic pathway. In this pathway, cholesterol and other lipids that are part of the cell plasma membrane, including lipid rafts, are synthesized. Bisphosphonates (BPs) are FPPS inhibitors used for more than four decades as therapy to treat diseases associated with calcium reabsorption, and various types of cancer. They are chemically stable analogues of phosphates and pyrophosphates, with act by emulating the substrates involved in the mevalonate pathway. Most BPs have a direct effect on human FPPS (hFPPS). Others BPs target homologous enzymes in organisms such as protozoan parasites and insects. The goal of this thesis work was to study the FPPS enzyme as a possible antiviral target for the intervention of the JUNV multiplication cycle and the search for a specific chemotherapeutic agent. First, the antiviral activity of BPs against JUNV multiplication was evaluated in Vero and A549 cells cultures. It was determined that commercial and non-commercial BPs exert an inhibitory effect on JUNV production in a dose-dependent manner and without virucidal activity. By further studying the action of BPs on JUNV multiplication, it was determined that they affect the fusogenic activity of the JUNV glycoprotein GP2, as well as the formation of virus-like particles driven by the matrix protein Z. Furthermore, the BPs exhibited their inhibitory action at a late stage of the viral multiplication cycle, with a 1 log difference in viral yield being observed when added after 18 hours post-infection. On the other hand, BPs presented significant antiviral activity against other viral models with RNA genome relevant to our region, such as dengue, Zika, Chikungunya, and a surrogate model of SARS-CoV2. Base on the results obtained in this thesis, we propose a new antiviral target with action against enveloped viruses with an RNA genome. In the future, the effect of these compounds on the formation of the lipid rafts necessary for the budding of the Junín virus will be investigated.
Fil: Díaz Sierra, Johanna Briyith. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.