El mal plegament i l'agregació amiloide de la transtiretina (TTR) s'associa amb un grup de trastorns de pronòstic fatal coneguts com a amiloïdosi per TTR (ATTR). Aquestes malalties són majoritàriament hereditàries i són causades per mutacions que desestabilitzen l'estat natiu de la TTR. Cal indicar que la deposició de la variant natural de la proteïna sembla ser una causa freqüent d'insuficiència cardíaca en les persones majors. Unes certes molècules petites que s'uneixen a la TTR poden actuar com a estabilitzadors cinètics, impedint la dissociació del tetràmer i, per tant, l'agregació. En aquest context, el nostre grup va reposicionar tolcapone, una molècula aprovada per la FDA per a la malaltia de Parkinson, com un potent inhibidor de l'agregació de TTR. A més, en ser capaç de travessar la barrera hematoencefàlica podria suposar una opció per a l'amiloïdosi leptomeníngia, intractable en data d'avui. En la present tesi, demostrem que tolcapone s'uneix i inhibeix l'agregació de les variants de TTR associades amb l'amiloïdosi leptomeníngia, evidencies que suggereixen que podríem estar davant del primer fàrmac d'ampli espectre pel tractament de totes les manifestacions de la malaltia. Les estructures dels complexos cristal·logràfics (TTR:tolcapone) van revelar la possibilitat de millorar la seva potència mitjançant l'establiment de contactes addicionals amb la proteïna. Combinant el disseny racional i les simulacions de dinàmica molecular hem dissenyat el M-23, una molècula que presenta una de les majors afinitats per la TTR descrites actualment. L'estructura cristal·lina confirma que, com es pretenia, M-23 forma nous i forts contactes amb la TTR, la qual cosa condueix a una major estabilització del tetràmer tant in vitro com en sèrum en compració amb tolcapone. Aquests resultats ens van animar a continuar avançant el M-23 com a fàrmac per a l'ATTR, malgrat que el seu deficient perfil farmacocinètic en compromet el seu ús terapèutic. En aquest context, vam desenvolupar el PITB, un derivat de M-23 que manté les interaccions que estableix amb la TTR al mateix temps que millora la seva farmacocinètica. La caracterització estructural i biofísica de la interacció de PITB amb TTR va revelar que s'uneix amb alta afinitat tant a la proteïna de tipus salvatge com a les dues variants de TTR més significatives clínicament, les estabilitza i n'inhibeix la seva agregació. A més a més, cal remarcar que el PITB exerceix un major efecte estabilitzador del tetràmer en plasma de pacients que tolcapone, la qual cosa unit a la seva destacable farmacocinètica fan del PITB un candidat molt prometedor per al tractament de l'ATTR i a un cost assequible per als pacients. Malgrat que s'han obtingut molts coneixements en base a l'estudi de les estructures tridimensionals, aquestes no aporten llum sobre la dinàmica de les alteracions conformacionales implicades en l'amiloidogenicidad de les variants de TTR ni quan volem avaluar l'efecte de llligands estabilitzadors. Amb l'objectiu de cobrir aquesta necessitat, en el present treball explotem el potencial de dues tècniques analítiques de petjada peptídica basades en l'espectrometria de masses com són l'intercanvi de deuteri per hidrogen (HDX) i l'oxidació fotoquímica ràpida de proteïnes (FPOP). Les dades obtingudes ens han proporcionat informació rellevant a nivel de residu tant de l'efecte de les mutacions patogèniques de la TTR com de la unió dels agents estabilitzants analitzats. En conseqüència, destacar que aquestes tècniques ens permeten establir una alternativa molt prometedora i que no ha estat explorada prèviament per al cribatge personalitzat d'estabilitzadors cinètics de TTR dirigits a variants específiques. En conjunt, els resultats obtinguts en aquesta tesi proporcionen una comprensió significativa dels determinants estructurals de l'estabilització cinètica de TTR, i donen suport al desenvolupament dels estabilitzadors cinètics com a fàrmacs prometedors per al tractament de l'ATTR.
Advancing in the treatment of transthyretin amyloidosis : Utilizing structure-driven approaches to develop kinetic stabilizers
Garcia de Carvalho Pinheiro, F. (Autor). 18 de jul. 2023
Tesi d’estudis: Tesi doctoral
Tesi d’estudis: Tesi doctoral