Natural and Engineered SH3 Domains Targeting Viral Proteins: From Understanding Viral Hijacking of Host Cell Functions to Developing Antivirals and Revealing Mechanisms of Immune Evasion
Viral Proteinleri Hedefleyen Doğal ve Tasarlanmış SH3 Protein Bölgeleri: Virüslerin Konak Hücre Fonksiyonlarını Ele Geçirmesinin Anlaşılmasından Antiviral Geliştirmeye ve Bağışıklık Sisteminden Kaçış Mekanizmalarının Ortaya Konmasına
- Tez No: 965550
- Danışmanlar: PROF. DR. KALLE SAKSELA, DR. RİKU FAGERLUND
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biyomühendislik, Biotechnology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Viroloji, Virology
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Unıversıty Of Helsınkı
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Viroloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu çalışma, SH3 domainlerinin viral enfeksiyonlardaki rolünü ve bu etkileşimlerin moleküler mekanizmalarını anlamaya yönelik dört ayrı araştırmayı içermektedir. Araştırmalar, iki viral patojen olan Molluscum Contagiosum Virüsü (MCV) ve İnsan T Hücreli Lösemi Virüsü (HTLV-1) ile hücresel proteinler arasındaki etkileşimleri incelemekte, SH3 domainlerinin COVID-19'a karşı antiviral inhibitörler olarak nasıl kullanılabileceğini ortaya koymakta ve SARS-CoV-2'nin bağışıklık sisteminden nasıl kaçtığını anlamaya yönelik yapısal analizler sunmaktadır. SH3 domainleri, ökaryotik hücrelerde yaygın olarak bulunan, hücre sinyal iletimi, iskelet dinamikleri ve hücre içi taşınma süreçlerinde kritik roller oynayan protein etkileşim modülleridir. Hücresel süreçlerdeki bu merkezi işlevleri nedeniyle birçok virüs, konak hücrede SH3 domainlerini hedef alan proteinler üreterek bu etkileşimleri manipüle etmeye yönelik stratejiler geliştirmiştir. Bu bağlamda, yapılan çalışmalar iki yeni virüs-konak etkileşimini tanımlamaktadır. MCV'ye ait MC159 proteininin, hücresel otofaji sürecini baskılamak için SH3BP4 ile etkileşime girdiği gösterilmiştir. Otofaji, hücre homeostazı ve antiviral bağışıklık için kritik bir mekanizma olduğundan, bu etkileşim virüsün bağışıklık sisteminden kaçış stratejilerinden biri olarak değerlendirilmiştir. HTLV-1 Gag proteinine ait matriks alt biriminin, SNX9, SNX18 ve SNX33 proteinlerinin SH3 domainleri ile etkileşime girdiği ve bu bağlantının virüsün hücreden hücreye bulaşması için önemli olduğu bulunmuştur. Öte yandan, insan NPHP1 SH3 domaininden türetilen ve“sherpabody”olarak adlandırılan yapay proteinler geliştirilmiş ve SARS-CoV-2'nin Spike glikoproteininin reseptör bağlanma bölgesi (RBD) hedeflenmiştir. Üçlü hale getirilmiş TriSb92 adlı şerpabody, yüksek derecede korunmuş bir RBD epitopuna bağlanarak SARS-CoV- 2'yi güçlü bir şekilde nötralize etmiş, bağışıklık sisteminden kaçabilen Omicron varyantlarına karşı da etkili olmuş ve fare modellerinde hem enfeksiyon öncesi hem de sonrası koruma sağlamıştır. Elde edilen sonuçlar, TriSb92'nin, geniş çapta nötralize edici insan antikorları (bnAb'ler) ile ortak bir bağlanma bölgesine sahip olduğunu göstermektedir. Ancak modern Omicron varyantlarına karşı bnAb'lerin etkinliğinin azalmasının ardındaki nedenler araştırıldığında, epitop dışı mutasyonların Spike proteininin genel dinamiklerinde değişikliklere yol açtığı belirlenmiştir. Bu değişiklikler, Spike proteininin enfeksiyona uygun prefüzyon durumunu yapısal olarak bozarak bnAb'lerin nötralizasyon etkisini zayıflatmaktadır. Bu mekanizmanın detaylı anlaşılması, daha etkili aşı antijenlerinin ve yeni terapötik stratejilerin geliştirilmesine katkı sağlayabilir ve gelecekteki araştırmalar için önemli bir yön belirleyebilir.
Özet (Çeviri)
This thesis comprises four studies exploring the role of human Src Homology 3 (SH3) domains in the life cycle of two viral pathogens molluscum contagiosum virus (MCV) and human T-cell lymphotropic virus type 1 (HTLV-1), leveraging engineered SH3 domains as antiviral inhibitors against COVID-19, and elucidating how SARS-CoV-2 has evolved to evade the humoral immune response. SH3 domains are protein interaction modules, which are found in diverse eukaryotic proteins and which play key roles in cell signaling, cytoskeletal organization, and intracellular trafficking. Many viruses have evolved strategies to hijack SH3-mediated interactions by encoding SH3-binding ligands. Two novel virus-host interactions are characterized in this thesis. First, the MC159 protein of MCV was found to exploit the multifunctional adaptor protein SH3BP4 to suppress autophagy, a key process in cellular homeostasis and antiviral immunity. Second, the matrix subunit of the HTLV-1 Gag protein was shown to interact with the SH3 domains of the sorting nexin-9 family (SNX9/18/33), which was found to be important for HTLV-1 cell-to-cell transmission. Furthermore, engineered derivatives of the human NPHP1 SH3 domain, termed Sherpabodies, were developed to target the receptor-binding domain (RBD) of the SARS-CoV-2 spike glycoprotein. A trimerized sherpabody (TriSb92) recognizing a highly conserved RBD epitope potently neutralized SARS-CoV-2, including immunoevasive Omicron variants, and provided both pre- and post-exposure protection in mice. Finally, the observation that TriSb92 shares a binding site with a group of well- characterized broadly neutralizing human antibodies (bnAbs) prompted further investigation into why these otherwise protective antibodies have lost their efficacy against modern Omicron variants. The analysis revealed that mutations located outside the antibody binding epitopes significantly alter spike protein dynamics, leading to conformational shifts that disrupts the infection-competent prefusion state of the spike trimer. This structural disruption diminishes the ability of bnAbs to neutralize the virus effectively. Gaining insight into this mechanism at the structural level offers valuable guidance for the design of improved vaccine antigens and the development of more effective therapeutic strategies against emerging variants.
Benzer Tezler
- Energetic utilization of lignocellulose-rich agricultural wastes by enriched microorganisms from high performance natural and engineered systems
Yüksek performanslı doğal ve mühendislik sistemlerinden zenginleştirilen mikroorganizmaların lignoselülozca zengin tarım atıklarından enerji üretiminde kullanımı
EMİNE GÖZDE ÖZBAYRAM
Doktora
İngilizce
2018
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ORHAN İNCE
- Use of engineered nanoparticles in nitrogen and phosphorus recovery from aqueous solutions
Sulu çözeltilerden azot ve fosfor geri kazanımında tasarımlanmış nanoparçacıkların kullanımı
BÜŞRA KARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Çevre MühendisliğiMarmara ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NESLİHAN SEMERCİ
- Fate and effects of engineered nanoparticles in the environment and new approaches for their risk assessment
Nanopartiküllerin çevredeki davranış ve etkileri ile risk değerlendirmesi için yeni yaklaşımlar
EMEL TOPUZ
Doktora
İngilizce
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN TALINLI
PROF. DR. NICO VAN STRAALEN
- Fate and effects of engineered nanoparticles in theenvironment and new approaches for their risk assessment
Çevredeki nanopartiküllerin akibet ve etki değerlendirmesi ve risk değerlendirmesi için yeni yaklaşımlar
EMEL TOPUZ
Doktora
İngilizce
2015
Çevre MühendisliğiVrıje Unıversıteıt AmsterdamÇevre Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NİCO VAN STRAALEN
- Natural scene image text detection and recognition using a novel global curvature feature
Yenı küresel eğri özellikleri kullanarak doğal sahne görüntü metni algılama ve tanıma
BELAYNESH CHEKOL
Doktora
İngilizce
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NUMAN ÇELEBİ