Ruolo della peptidilarginina deiminasi 3 nella replicazione del virus herpes simplex 2

Recently, new antiviral therapeutic strategies have been identified that aim to target the host cell mechanisms used by viruses for their replication. Among these, citrullination plays a fundamental role, an irreversible post-translational modification that transforms the amino acid arginine into the amino acid citrulline, thus altering the sequence, charge and mass of proteins. This modification is catalyzed by calcium-dependent arginine deiminase proteins (PAD), enzymes implicated in various inflammatory diseases including: rheumatoid arthritis, multiple sclerosis, psoriasis, infections and some types of tumors such as glioblastoma and adenocarcinoma. In this thesis work, the role of PAD in Herpes simplex 2 (HSV-2) infections was analyzed on the basis of previous results obtained by the laboratory where I carried out the experimental thesis that highlighted the involvement of PAD in Human Cytomegalovrus (HCMV) and Herpes simplex 1 (HSV-1) infections. The results obtained demonstrated that HSV-2 alters the profile of citrullinated proteins by activating three PAD isoforms: PAD2, PAD3 and PAD4. Among these, similarly to what observed for HSV-1, PAD3 is the isoform most significantly induced by HSV-2, both at the mRNA and protein levels. The inhibition of PAD3 obtained pharmacologically (using a specific inhibitor CAY10727) and molecularly (through gene silencing mediated by CRISPR/Cas9), highlighted that HSV-1 replication is PAD3 dependent. Overall, the results presented in this thesis work show the central role of PAD3 in HSV-2 replication, identifying PAD3 as a possible new pharmacological target for the treatment of HSV2 infections.

Recentemente sono state individuate nuove strategie terapeutiche antivirali che mirano a colpire i meccanismi delle cellule ospiti utilizzati dai virus per la loro replicazione. Tra questi, gioca un ruolo fondamentale la citrullinazione, una modifica post-traduzionale irreversibile che trasforma l’aminoacido arginina nell’aminoacido citrullina, alterando in questo modo la sequenza, la carica e la massa delle proteine. Questa modifica è catalizzata dalle proteine arginina deiminasi calcio-dipendenti (PAD), enzimi implicati in varie malattie infiammatorie tra cui: artrite reumatoide, sclerosi multipla, psoriasi, infezioni e alcuni tipi di tumori come glioblastoma e l’adenocarcinoma. In questo lavoro di Tesi, è stato analizzato il ruolo delle PAD nell’infezioni da Herpes simplex 2 (HSV-2) sulla base dei precedenti risultati ottenuti dal laboratorio in cui ho svolto la Tesi sperimentale che hanno evidenziato il coinvolgimento delle PAD nelle infezioni da Human Citomegalovrus (HCMV) e Herpes simplex 1 (HSV-1). I risultati ottenuti hanno dimostrato che HSV-2 altera il profilo delle proteine citrullinate attivando tre isoforme delle PAD: PAD2, PAD3 e PAD4. Fra queste, similmente a quanto osservato per HSV-1, PAD3 è l'isoforma più significativamente indotta da HSV-2, sia a livello di mRNA che a livello proteico. L’inibizione di PAD3 ottenuta farmacologicamente (utilizzando un inibitore specifico CAY10727) e molecolarmente (tramite silenziamento genico mediato da CRISPR/Cas9), ha evidenziato che la replicazione di HSV-1 è PAD3 dipendente. Nel complesso, i risultati presentati in questo lavoro di Tesi mostrano la centralità del ruolo della PAD3 nella replicazione di HSV-2 individuando nella PAD3 un possibile nuovo bersaglio farmacologico per il trattamento delle infezioni di HSV2.