La actividad del grupo se centra en la caracterización de estructuras funcionales de ARN, frecuentemente formadas por genomas de virus ARN y por transcritos no codificantes del genoma humano. También estamos activamente involucrados en la búsqueda de pequeños ligandos orgánicos que se unan específicamente a estas estructuras y posean actividad farmacológica (diseño de fármacos). Para lograr estos objetivos empleamos un enfoque multidisciplinar, basado en el empleo de técnicas bioquímicas y biofísicas (incluyendo espectroscopia de resonancia magnética nuclear, RMN) y de métodos computacionales.

José Gallego

Análisis estructural y funcional del dominio terminal 3’X del ARN del virus de la hepatitis C

El virus de la hepatitis C (HCV) representa un grave problema sanitario que afecta a unos 170 millones de personas en todo el mundo y para el que no hay un tratamiento efectivo disponible. La región terminal 3’X del ARN del HCV está fuertemente conservada, es esencial para la replicación y modula la transición entre los procesos de replicación, traducción y posiblemente empaquetamiento del ARN viral. Sin embargo, la estructura tridimensional de este motivo y los mecanismos por los que ejerce su función son desconocidos. El objetivo de esta línea de investigación es la caracterización de la estructura y mecanismo funcional del dominio 3’X mediante una combinación de experimentos de RMN, mutagénesis dirigida y ensayos celulares de replicación. Este estudio puede aportar información acerca de cómo esta estructura contribuye a regular el ciclo de vida del virus, y podría facilitar el diseño de nuevos agentes antivirales.

Diseño de inhibidores de la interacción RRE-REV en el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1 (HIV-1)

El ARN ribosómico bacteriano es el sitio de acción de numerosos antibióticos y por tanto representa una diana farmacológica bien establecida. Sin embargo, hasta el momento no se ha logrado diseñar y desarrollar fármacos dirigidos a otras estructuras de ARN médicamente relevantes, muy comunes en microorganismos patógenos y en células humanas. Éste es el objetivo de esta línea de investigación, centrada en la proteína Rev y su sitio de unión RRE en el ARN del virus HIV-1. Actualmente trabajamos en dos frentes diferentes. Por un lado, hemos diseñado racionalmente ligandos orgánicos basados en un esqueleto terfenílico que mimetizan la alpha-hélice de unión a RRE de Rev. Estas moléculas, recientemente patentadas, son capaces de unirse selectivamente al bucle RRE, bloquear la interacción RRE-Rev in vitro y ex vivo, e inhibir la replicación del virus. Por otro lado, también hemos identificado un conjunto de inhibidores RRE-Rev a través del cribado masivo de una colección de 11000 compuestos orgánicos. Para avanzar en ambos frentes, medimos afinidad por el bucle RRE y constantes de inhibición RRE-Rev mediante diversos experimentos in vitro, evaluamos actividad antiviral mediante ensayos celulares, y  estudiamos la estructura de los complejos RRE-ligando mediante RMN y métodos computacionales, con objeto de mejorar la estructura y potencia de los inhibidores. Este proyecto se lleva a cabo en colaboración con los laboratorios de síntesis orgánica del Prof. S. Fustero (Universidad de Valencia/CIPF) e Inmunopatología del SIDA del Dr. J. Alcamí (Instituto de Salud Carlos III, Madrid).

Regulación por estructuras del ARN del proceso de splicing alternativo del gen SUS1

El proceso de splicing alternativo permite una drástica expansión del proteoma celular de mamíferos y está fuertemente relacionado con la salud humana, ya que numerosas enfermedades se deben a defectos en este proceso. Los factores que regulan el proceso de splicing no están completamente identificados y están siendo objeto de una intensa investigación. Entre ellos, la estructura del ARN pre-mensajero está emergiendo como un nuevo elemento regulador. El gen SUS1 de S. cerevisiae contiene dos intrones y sufre un proceso de splicing alternativo en respuesta a cambios en las condiciones de crecimiento de la célula. Mediante análisis in silico, espectroscopía de RMN, experimentos de modificación química (SHAPE), mutagénesis dirigida y ensayos celulares, este proyecto estudia estructuras formadas por el ARN pre-mensajero de SUS1 y su impacto funcional en el proceso de splicing.

Estudio del mecanismo de transcripción discontinua en el virus de la gastronteritis transmisible (TGEV)

Los coronavirus son virus ARN responsables de numerosas infecciones en las mucosas de los tractos respiratorio y entérico de mamíferos y aves. En humanos causan el síndrome respiratorio agudo severo (SARS), así como buena parte de los resfriados comunes. Estos virus se caracterizan por expresar sus genes a través de un mecanismo de transcripción discontinua que se asemeja a un proceso de recombinación genética y está mediado por secuencias reguladoras de transcripción (TRS) situadas en el extremo 5’ (líder) del genoma viral y delante de varios genes virales. La homología de secuencia entre la TRS del líder y las TRS de los genes contribuye a que el ARN naciente “salte” hasta el extremo 5’ del genoma durante la transcripción, pero el mecanismo molecular de este proceso es desconocido. El objetivo de esta línea de trabajo es determinar qué factores permiten a la secuencia TRS del líder actuar como receptora del ARN naciente durante el proceso de cambio de molde.

Grupos colaboradores

Prof. Santos Fustero. Universitat de València – Centro de Investigación Príncipe Felipe (Valencia). Línea de investigación: DISEÑO DE INHIBIDORES DE LA INTERACCIÓN RRE-REV EN EL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA TIPO 1.

Prof. José Alcamí Pertejo. Instituto de Salud Carlos III (Madrid). Línea de investigación: DISEÑO DE INHIBIDORES DE LA INTERACCIÓN RRE-REV EN EL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA TIPO 1.

Dra. Susana Rodríguez Navarro. Centro de Investigación Príncipe Felipe (Valencia). Línea de investigación: REGULACIÓN POR ESTRUCTURAS DE ARN DEL PROCESO DE SPLICING ALTERNATIVO DEL GEN SUS1.

Prof. Ricardo Flores. Instituto de Biología Molecular y Celular de Plantas (IBMCP) (CSIC-UPV) (Valencia). Línea de investigación: CARACTERIZACIÓN DE ESTRUCTURAS DE ARN FUNCIONALMENTE RELEVANTES EN VIROIDES DE PLANTAS.

Publicaciones seleccionadas

González-Bulnes L.; Ibáñez I.; Bedoya, L.M.; Beltrán, M.; Catalán S.; Alcamí J.; Fustero S.; Gallego J.
Structure-based design of an RNA-binding p-terphenylene scaffold that inhibits HIV-1 Rev protein function.
Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 52(50): 13405-9 (2013).
PMID: 24214163. doi: 10.1002/anie.201306665
Imagen de portada: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201309856/abstract

González-Bulnes L., Gallego J.
Analysis of mixed DNA-bisnaphthalimide interactions involving groove association and intercalation with surface-based and solution methodologies.
Biopolymers 97(12): 974-987 (2012).
PMID: 22987588. 10.1002/bip.22114

Dufour D., Mateos P., Enjuanes L., Gallego J., Sola I.
Structure and functional relevance of a transcription-regulating sequence involved in coronavirus discontinuous RNA synthesis.
Journal of Virology 85(10): 4963-4973 (2011)
PMID: 21389138. 10.1128/JVI.02317-10

Perez-Arellano, I.; Carmona-Alvarez, F.; Gallego, J.; Cervera, J.Molecular Mechanisms Modulating Glutamate Kinase Activity. Identification of the Proline Feedback Inhibitor Binding Site.
Journal of Molecular Biology 404: 890-901 (2010).
PMID: 20970428. 10.1016/j.jmb.2010.10.019

González-Bulnes L., Gallego J.
Indirect effects modulating the interaction between DNA and a cytotoxic bis-naphthalimide reveal a two-step binding process.
Journal of the American Chemical Society 131 (22): 7781-7791 (2009).
PMID: 19449871. 10.1021/ja901505p

Dufour D., de la Peña M., Gago S., Flores R., Gallego J.
Structure-function analysis of the ribozymes of chrysanthemum chlorotic mottle viroid: a loop-loop interaction motif conserved in most natural hammerheads.
Nucleic Acids Research 37(2): 368-381 (2009).
PMID: 19043070. 10.1093/nar/gkn918

Loakes D., Gallego J., Pinheiro V.B., Kool E.T., Holliger P.
Evolving a polymerase for hydrophobic base analogues.
Journal of the American Chemical Society 131: 14827-14837 (2009).
PMID: 19778048. 10.1021/ja9039696

de la Peña, M.; Dufour, D.; Gallego, J.
Three-way RNA junctions with remote tertiary contacts: a recurrent and highly versatile fold.
RNA 15: 1949-1964 (2009).
PMID: PMID: 19741022. 10.1261/rna.1889509

PATENTES

TITULO: NUEVOS p-TERFENILOS HEXAKIS-SUSTITUIDOS CON GRUPOS BILATERALES PARA EL TRATAMIENTO DE LA INFECCIÓN POR EL VIRUS DE LA INMUNODEFICIENCIA HUMANA TIPO 1 (VIH-1) Y OTRAS ENFERMEDADES.
NÚMERO DE SOLICITUD: P201330235 (OEPM)
FECHA DE PRESENTACIÓN: 21-2-2013
INVENTORES: Gallego J, González-Bulnes L, Fustero S, Ibáñez I, Catalán S, Alcamí J.

TITULO: NEW BILATERALLY-SUBSTITUTED TRICYCLIC COMPOUNDS FOR THE TREATMENT OF HUMAN IMMUNODEFICIENCY VIRUS TYPE-1 (HIV-1) INFECTION AND OTHER DISEASES.
NÚMERO DE SOLICITUD PCT: PCT/EP2014/053294 (EPO)
FECHA DE PRESENTACIÓN: 20-2-2014
INVENTORES: Gallego J., Fustero S. Alcamí J., González-Bulnes L., Ibáñez I, Catalán S, Prado S, Canero Angel, Barrios P.

EQUIPO

José Gallego Sala, coordinador
jose.gallego@ucv.es

Isaías Sanmartín Santos, investigador
isaias.sanmartin@ucv.es

Silvia Prado Martín, investigador postdoctoral
silvia.prado@ucv.es

Ángel Cantero Camacho, Investigador predoctoral
angel.cantero@ucv.es

Ali AbuQattam, Investigador predoctoral
ali.abuqattam@ucv.es

Jesús Beltrán, alumno colaborador
jesus.beltran@mail.ucv.es

PROYECTOS VIGENTES

TÍTULO: Análisis estructural del dominio terminal 3’X del ARN del virus de la hepatitis C. Identificación de nuevos ligandos orgánicos de ARN con actividad antiviral.
ENTIDAD FINANCIADORA: Ministerio de Economía y Competitividad (BFU2012-30770)
DURACIÓN DESDE: Enero 2013 HASTA: Diciembre 2015
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. José Gallego Sala.
Líneas asociadas: Análisis estructural y funcional del dominio terminal 3’x del ARN del virus de la hepatitis C. Diseño de inhibidores de la interacción RRE-REV en el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1

TÍTULO: Contratación de personal investigador en formación.
ENTIDAD FINANCIADORA: Universidad Católica de Valencia. (2012-030-001) DURACIÓN DESDE: Octubre 2012 HASTA: Septiembre 2015
INVESTIGADOR PRINCIPAL: Dr. José Gallego Sala.
Líneas asociadas: Análisis estructural y funcional del dominio terminal 3’x del ARN del virus de la hepatitis C. Diseño de inhibidores de la interacción RRE-REV en el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1

TÍTULO: Caracterización de la estructura y estabilidad de la región 3’X del ARN del virus de la hepatitis C. Identificación de nuevos ligandos de ARN con actividad antiviral.
ENTIDAD FINANCIADORA: Universidad Católica de Valencia. Ayudas Competitivas (2012-011-003)
DURACIÓN DESDE: marzo 2012 HASTA: marzo 2014
INVESTIGADOR PRINCIPAL>: Dr. José Gallego Sala.
Líneas asociadas: Análisis estructural y funcional del dominio terminal 3’x del ARN del virus de la hepatitis C. Diseño de inhibidores de la interacción RRE-REV en el virus de la inmunodeficiencia humana tipo 1