| Fecha: |
2025 |
| Resumen: |
L'evolució ha optimitzat no només les estructures de proteïnes individuals, sinó també la seva capacitat d'autoorganitzar-se donant lloc a arquitectures proteiques complexes que realitzen funcions altament coordinades. En conseqüència, la natura ofereix incomptables exemples d'aquests conjunts supramoleculars de proteïnes autoassemblades, que s'han convertit en una font d'inspiració important per a la ciència de materials, impulsant el desenvolupament de nous biomaterials basats en proteïnes que imiten les seves característiques estructurals i funcionals. A la primera part d'aquesta tesi doctoral, aprofitem la capacitat de la proteïna ZapB de formar estructures coiled coil autoassemblables per dissenyar una nova família de nanopartícules proteiques funcionals, que poden ser adaptades a una àmplia gamma d'aplicacions biomèdiques i biotecnològiques. La versatilitat d'aquesta plataforma de disseny de nanopartícules s'exemplifica mitjançant la creació de dues sèries diferents de nanopartícules proteiques funcionals: una capaç d'estimular l'activació i proliferació de les cèl·lules T humanes, i una altra dissenyada per unir i neutralitzar selectivament virus SARS-CoV-2. Tot i que l'autoassemblatge proteic sol ocórrer per donar suport a diverses funcions biològiques, en certes condicions, pot esdevenir patogènic i provocar l'aparició de diverses malalties humanes altament debilitants. Un exemple notable és l'agregació amiloide de la proteïna α-sinucleïna, que és la principal característica neuropatològica de la malaltia de Parkinson. En aquest trastorn neurodegeneratiu, l'α-sinucleïna monomèrica s'associa per formar oligòmers solubles. Aquests serveixen com a nuclis d'agregació que seran finalment elongats per addició de nous monòmers per formar fibres amiloides. Estudis recents apunten als oligòmers d'α-sinucleïna com els principals elements tòxics que causen dany neuronal i propaguen de la malaltia pel cervell. Per tant, hi ha una forta esperança que noves molècules capaces de neutralitzar aquestes espècies puguin alterar el devastador progrés de la malaltia mitjançant la prevenció, el bloqueig o l'alentiment de la neurodegeneració. A la segona part d'aquesta tesi, descrivim el disseny racional de nanoanticossos conformacionalment específics dirigits contra oligòmers tòxics d'α-sinucleïna. Els nanoanticossos desenvolupats inhibeixen efectivament l'agregació amiloide d'α-sinucleïna in vitro, mostren una unió preferencial als oligòmers, i proporcionen informació valuosa sobre la seva relació estructura-funció per continuar guiant el refinament del disseny d'aquests nanoanticossos. |
| Resumen: |
La evolución ha optimizado no solo las estructuras de proteínas individuales, sino también su capacidad de autoorganizarse dando lugar a arquitecturas proteicas complejas que realizan funciones altamente coordinadas. En consecuencia, la naturaleza ofrece incontables ejemplos de estos conjuntos supramoleculares de proteínas autoensambladas, que se han convertido en una fuente de inspiración importante para la ciencia de materiales, impulsando el desarrollo de nuevos biomateriales basados en proteínas que imitan sus características estructurales y funcionales. En la primera parte de esta tesis doctoral, aprovechamos la capacidad de la proteína ZapB de formar estructuras coiled coil autoensamblables para diseñar una nueva familia de nanopartículas proteicas funcionales, que pueden ser adaptadas a una amplia gama de aplicaciones biomédicas y biotecnológicas. La versatilidad de esta plataforma de diseño de nanopartículas se ejemplifica mediante la creación de dos series diferentes de nanopartículas proteicas funcionales: una capaz de estimular la activación y proliferación de células T humanas, y otra diseñada para unir y neutralizar selectivamente virus SARS-CoV-2. A pesar de que el autoensamblaje proteico suele ocurrir para dar soporte a diversas funciones biológicas, en ciertas condiciones, puede volverse patogénico y provocar la aparición de varias enfermedades humanas altamente debilitantes. Un ejemplo notable es la agregación amiloide de la proteína α-sinucleína, que es la principal característica neuropatológica de la enfermedad de Parkinson. En este trastorno neurodegenerativo, la α-sinucleína monomérica se asocia para formar oligómeros solubles. Estos sirven como núcleos de agregación que serán finalmente elongados por adición de nuevos monómeros para formar fibras amiloides. Estudios recientes apuntan a los oligómeros de α-sinucleína como los principales elementos tóxicos que causan daño neuronal y propagan de la enfermedad por el cerebro. Por lo tanto, hay una fuerte esperanza de que nuevas moléculas capaces de neutralizar estas especies puedan alterar el devastador progreso de la enfermedad mediante la prevención, el bloqueo o la ralentización de la neurodegeneración. En la segunda parte de esta tesis, describimos el diseño racional de nanoanticuerpos conformacionalmente específicos dirigidos contra oligómeros tóxicos de α-sinucleína. Los nanoanticuerpos desarrollados inhiben efectivamente la agregación amiloide de α-sinucleína in vitro, muestran unión preferencial a los oligómeros, y proporcionan información valiosa sobre su relación estructura-función para continuar guiando el refinamiento del diseño de estos nanoanticuerpos. |
| Resumen: |
Evolution has refined not only individual protein structures but also their capacity to engage in higher-order interactions, giving rise to complex protein architectures performing highly coordinated functions. Accordingly, nature offers countless examples of such self-assembled supramolecular protein assemblies, which have become a major source of inspiration for materials science, driving the development of novel protein-based biomaterials that mimic their structural and functional features. In the first part of this thesis, we exploit the self-assembling properties of the coiled coil-forming protein ZapB to engineer a novel family of functional protein nanoparticles that can be tailored to suit a broad range of biomedical and biotechnological applications. The versatility of this novel nanoparticle design platform is exemplified by the creation of two distinct series of functional protein nanoparticles: one capable of stimulating the activation and proliferation of human T cells, and another designed to selectively bind and neutralise SARS-CoV-2 viruses. Although protein self-assembly typically occurs to support diverse biological functions, under certain conditions, it can become pathogenic and trigger the onset of several debilitating human disorders. A notable example is the amyloid aggregation of the protein α-synuclein (αSyn), which constitutes the main neuropathological hallmark of Parkinson's disease. In this neurodegenerative disorder, monomeric αSyn associates to form soluble oligomers, which serve as aggregation nuclei that are ultimately elongated by monomer addition to form amyloid fibrils. Recent evidence points to αSyn oligomers as the primary toxic elements causing neuronal damage and disease spread in the brain. Therefore, there is strong hope that molecules capable of neutralizing these species might alter the course of disease progression by preventing, blocking, or slowing neurodegeneration. In the second part of this thesis, we report the rational development of conformation-specific nanobodies targeting toxic αSyn oligomers. The engineered nanobodies effectively inhibit αSyn amyloid aggregation in vitro, exhibit preferential binding to oligomers, and provide valuable insights into their structure-function relationship to inform the further refinement of nanobody design. |
| Resumen: |
Universitat Autònoma de Barcelona. Programa de Doctorat en Bioquímica, Biologia Molecular i Biomedicina. |
| Derechos: |
Aquest material està protegit per drets d'autor i/o drets afins. Podeu utilitzar aquest material en funció del que permet la legislació de drets d'autor i drets afins d'aplicació al vostre cas. Per a d'altres usos heu d'obtenir permís del(s) titular(s) de drets.  |
| Lengua: |
Anglès |
| Documento: |
Tesi doctoral ; Text ; Versió publicada |
| Materia: |
Enginyeria de proteïnes ;
Protein engineering ;
Ingeniería de proteínas ;
Ciències Experimentals |
visitante ::
identificación
