Biofyzikální a strukturní studie virových polymeráz a methyltransferáz

Abstract

Flaviviry, stejně jako koronaviry, patří mezi +RNA viry schopné způsobit celou řadu onemocnění, která mohou mít až fatální následky. Teprve nedávná pandemie COVID-19 nám ukázala pravý potenciál těchto virů. I z tohoto důvodu je v současné době snaha vyvinout látky, které budou aktivní vůči co největší skupině +RNA virů. Jedněmi z hlavních cílů antivirové terapie jsou enzymy hrající klíčovou roli v replikaci virů jako jsou RNA- dependentní RNA polymerázy a methyltransferázy. V případě flavivirů má obě tyto funkce nestrukturní protein NS5. Skládá se z N-koncové domény mající methyltransferázovou aktivitu a C-koncové RNA-dependentní RNA polymerázové domény. Tento protein je tedy zodpovědný jak za replikaci RNA, tak za připojení čepičky na 5' konec RNA. U koronavirů zastává funkci polymerázy protein NSP12 a jeho dva kofaktory NSP7 a NSP8, methyltransferázovou funkci komplex dvou proteinů NSP10 a NSP16. Tato disertační práce se v první řadě zaměřuje na strukturní a funkční charakterizaci vybraných virových methyltransferáz a polymeráz, a to zejména z důvodu porovnání co největšího množství těchto enzymů mezi sebou. Další snahou bylo nalezení případných odlišností, které by mohly být zásadní ve vývoji nových antivirotik. V neposlední řadě je v této práci představeno několik látek, které jsou slibným...

Flaviviruses and coronaviruses are +RNA viruses capable of causing a wide range of diseases, which can be fatal. The true potential of these viruses was revealed by recent COVID-19 pandemic. Currently, there is an effort to develop compounds that will be active against most or many +RNA viruses. One of the main targets of antiviral therapy are enzymes that play a key role in virus replication, such as RNA-dependent RNA polymerases and methyltransferases. In the case of flaviviruses, the enzyme that is responsible for both these functions is the non-structural protein NS5. It consists of an N-terminal polymerase domain and a C-terminal methyltransferase domain. Therefore, this protein is responsible for both, RNA replication and the addition of the 5' RNA cap. In coronaviruses, the polymerase function is carried out by the NSP12 protein and its two cofactors NSP7 and NSP8, while the methyltransferase function is performed by a complex of two proteins, NSP10 and NSP16. This dissertation thesis primarily focuses on the structural and functional characterization of selected viral methyltransferases and polymerases, particularly for the purpose of comparing as many of these enzymes as possible to identify potential differences that could be crucial in the development of new antivirals. Furthermore,...