text size

Synthesis of Neuraminidase binders suitable for theranostics

Notice: I hereby declare that I am aware that the information acquired from theses published by Charles University may not be used for commercial purposes or may not be published for educational, scientific or other creative activities as activities of person other than the author.
Title:
Synthesis of Neuraminidase binders suitable for theranostics
Title (in czech):
Příprava inhibitorů Neuraminidasy vhodných pro teranostiku
Type:
Dissertation
Author:
Carlos Berenguer Albiñana, Ph.D.
Supervisor:
Ing. Aleš Machara, Ph.D.
Opponents:
doc. Ing. Radek Cibulka, Ph.D.
RNDr. Miroslav Soural, Ph.D.
Consultant:
doc. RNDr. Jan Konvalinka, CSc.
Thesis Id:
145522
Faculty:
Faculty of Science (PřF)
Department:
Department of Organic Chemistry (31-270)
Study programm:
Organic Chemistry (P1402)
Study branch:
-
Degree granted:
Ph.D.
Defence date:
24/09/2018
Defence result:
Pass
Publication of the thesis:
The thesis publication was postponed to 23.09.2021
Language:
English
Keywords (in czech):
Neuraminidasa, chřipka, rakovina, syntéza, inhibitor, diagnostika, terapie, glykoproteiny
Keywords:
Neuraminidase, flu, cancer, synthesis, inhibitor, diagnostics, therapy, glycoprotein
Abstract (in czech):
Abstrakt (Czech) Četná onemocnění dýchacích cest jsou způsobena virem chřipky. Jejich závažnost se liší v závislosti na kmenu viru a na věku a zdraví hostitele. Chřipka je stále velkou zdravotní hrozbou zejména kvůli své přirozené náchylnosti k mutacím. Proto je nezbytné uvádět na trh každý rok nové vakcíny účinné proti mutovaným formám viru a snižovat tak riziko pandemií, které by tyto formy viru mohly vyvolat. Nedávný výskyt kmenů viru rezistentních vůči současné standardní léčbě chřipky (oseltamivir, zanamivir) dokazuje nutnost vývoje nových léčiv. Cílem této disertační práce je přispět k vývoji nových látek účinných proti viru chřipky. Toho může být dosaženo racionálním designem a optimalizací stávajících inhibitorů nebo prostřednictvím vysokokapacitního testování, které může nalézt strukturně nové inhibitory neuraminidasy a RNA-polymerasy. Schéma 1. Přehled strategie použité pro vývoj nových léčiv účinných proti chřipce. Přerušované šipky spojují inhibitory použité pro přípravu sond pro vysokokapacitní testování s enzymy, na které je sondami cíleno. V rámci optimalizace struktury oseltamiviru byly studovány modifikace v pozicích C-3 a C-5. Zatímco změny v pozici C-3 měly za cíl zvýšení aktivity způsobené běžnou mutací H274Y, substituce v pozici C-5 byly použity pro studium vazby inhibitoru do dutiny úzce sousedící s aktivním místem enzymu. Další strategií byl vývoj metody vysokokapacitního testování pro nalezení nových inhibitorů neuraminidasy a RNA-polymerasy. Návrh detekčních sond pro tuto strategii byl odvozen od struktur známých inhibitorů těchto enzymů (tamifosfor, XV-787 a L-742,001). Navržené sondy byly syntetizovány, optimalizovány a úspěšně použity pro vývoj testovacích metod technologiemi DIANA a AlphaScreen. Druhou zmíněnou metodou byly nalezeny dva nové mikromolární inhibitory PA-podjednotky virové RNA-polymerasy.
Abstract:
Abstract Influenza viruses cause respiratory illnesses which can vary in severity depending on the strain of the virus, as well as the age and health condition of the host. Influenza remains a major threat to public health due to its nature prone to suffer mutations. As a result, vaccines have to be reformulated annually and new strains may cause sporadic global pandemics. Furthermore, the recent emergence of resistant strains of the virus against the current standard of care (oseltamivir and zanamivir) underlines the need of novel anti-influenza therapeutics. The aim of this dissertation work is to contribute to the discovery of new anti-influenza inhibitors either by rational drug-design and optimization of oseltamivir structure, or by developing screening assays suitable for the discovery of novel inhibitors of the enzymes neuraminidase or RNA-polymerase. Scheme 1. Overview of the strategy used for the development of new anti-influenza therapeutics. The dashed arrows indicate the inhibitors that were converted into probes and their corresponding target enzymes Two main modification points were explored for the improvement of oseltamivir properties (Scheme 1); modifications at carbon C-3 aimed to overcome oseltamivir resistance caused by common mutations like H274Y, meanwhile modifications at carbon C-5 have been used to explore the binding mode of the inhibitors to a cavity adjacent to the catalytic site known as the “150-cavity”. A second strategy was used in the pursuit of new anti-influenza inhibitors which involved the development of novel assays suitable for the screening of novel neuraminidase and RNA- polymerase inhibitors. Several detection probes based on the structure of known inhibitors (tamiphosphor, XV-787 and L-742,001) of the respective proteins were designed, prepared, optimized and successfully applied for the development of screening assays based on either DIANA or AlphaScreen technology. Two new inhibitors of the PA subunit of RNA-polymerase with IC50 in the low micromolar range were found during the first screening campaign using the developed AlphaScreen assay. Keywords: Influenza, oseltamivir, inhibitors, drug design, neuraminidase, RNA-polymerase, detection probes, DIANA assay, AlphaScreen, screening assays
Documents
Download Document Author Type File size
Download Text of the thesis Carlos Berenguer Albiñana, Ph.D. 6.37 MB
Download Abstract in czech Carlos Berenguer Albiñana, Ph.D. 171 kB
Download Abstract in english Carlos Berenguer Albiñana, Ph.D. 229 kB
Download Autoreferat / doctoral thesis summary Carlos Berenguer Albiñana, Ph.D. 556 kB
Download Supervisor's review Ing. Aleš Machara, Ph.D. 457 kB
Download Opponent's review doc. Ing. Radek Cibulka, Ph.D. 167 kB
Download Opponent's review RNDr. Miroslav Soural, Ph.D. 302 kB
Download Defence's report 351 kB