Biophysical Techniques for the Investigation of Protein-Ligand Complexes

Abstract

Once a target is identified and characterized, the long pathway to develop a drug starts. In this process, biophysical methods have an important part to play and nowadays are firmly combined at several stages. In this scenario, using biophysical techniques, the main objective of this work is based on the identification and characterization of small molecules with the ability to bind several proteins.

Fbw7 is an E3 ligase with an important role in cancer. However, until now no Fbw7 small molecules ligands have been identified. In this thesis we have performed a FBDD program in order to identify fragments able to bind to this E3 ligase. These fragments could be employed as starting points to elucidate the best strategy to target Fbw7 and to build novel PROTAC molecules. Due to the poor aqueous solubility of retinoids, evolution has tuned their binding to cellular proteins to address specialized physiological roles by modulating uptake, storage, and delivery to specific targets. In this thesis, we have disentangled the structure−function relationships of these protein class and disclose clues for engineering selective carriers. Given the binding mode of fragments to a target of interest, optimization of the fragments can result laborious, difficult and time consuming. In this thesis, small molecules binding to Brd4(BD1), identified by the automated fragment evolution platform developed by our group, have been assayed and the platform validated.

Una vez que se identifica y caracteriza una proteina, comienza el largo camino para desarrollar un fármaco. En este proceso, los métodos biofísicos tienen un papel importante que jugar y hoy en día se combinan firmemente en varias etapas. En este escenario, utilizando técnicas biofísicas, el principal objetivo de este trabajo se basa en la identificación y caracterización de pequeñas moléculas con capacidad para unirse a varias proteínas.

Fbw7 es una ligasa E3 con un papel importante en el cáncer. Sin embargo, hasta ahora no se han identificado ligandos de moléculas pequeñas de Fbw7. En esta tesis hemos realizado un programa FBDD para identificar fragmentos capaces de unirse a esta ligasa E3. Estos fragmentos podrían emplearse como puntos de partida para dilucidar la mejor estrategia para apuntar a Fbw7 y construir nuevas moléculas PROTAC. Debido a la escasa solubilidad en agua de los retinoides, la evolución ha ajustado su unión a proteínas celulares para abordar funciones fisiológicas especializadas mediante la modulación de la captación, el almacenamiento y la entrega a sitios específicos . En esta tesis, hemos desenredado las relaciones estructura-función de estas clases de proteínas y hemos revelado pistas para diseñar transportadores selectivos. Dado el modo de unión de los fragmentos a un objetivo de interés, la optimización de los fragmentos puede resultar laboriosa, difícil y requiere mucho tiempo. En esta tesis, se ha hecho un ensayo sobre pequeñas moléculas que se unen a Brd4 (BD1), identificadas por la plataforma de evolución de fragmentos automatizada desarrollada por nuestro grupo, y se ha validado la plataforma.