Targeting the Latent Persistence of KSHV through Inhibition of LANA – DNA Interaction

Abstract

The Kaposi’s sarcoma herpesvirus (KSHV/HHV-8), is a human herpesvirus. This virus is the etiological agent of Kaposi’s Sarcoma and is known to be involved in the pathogenesis of multicentric Castleman’s disease and pleural effusion lymphomas. Like all herpesviruses, KSHV establishes a lifelong latent infection in its host organism. Usually, KSHV is not pathogenic for healthy individuals, but for immunosuppressed patients suffering e.g. from HIV or transplant recipients, it causes significant morbidity and mortality. To date, the treatments are still limited and no specific drugs which interfere with the life cycle of KSHV are available. This means, KSHV is still incurable. The key player for the latent persistence is the latency-associated nuclear antigen (LANA). By tethering the viral genome to the host nucleosomes, LANA ensures the persistence of the virus throughout the lifetime of its host. The inhibition of the interaction between LANA and the viral genome should prevent the latent persistence of KSHV in the infected cells. In this thesis, the discovery of first inhibitors, which were able to inhibit the interaction between LANA and the viral DNA is described. Two different screening approaches were applied for the identification of LANA-DNA inhibitors. A fragment-based screening lead to a first hit. Fragment-growing strategies were used to grow and optimize this hit regarding functional activity. The elucidation of structure activity relationships and further characterizations resulted in a validated and very promising LANA DNA interaction inhibitor. Further LANA-DNA inhibitors were identified and qualified from a fluorescence-polarization-based screening of our in-house library. The inhibitors were able to disturb the LANA-DNA interaction, although they were binding at different binding sites. In a follow-up hit-to-lead medicinal chemistry optimization study performed on the first hit, further SAR insights and a significant boost of efficiency against wild-type LANA was achieved.

Das Kaposi’s Sarkoma Herpesvirus (KSHV/HHV-8) ist ein humanes Herpesvirus. Dieses Virus ist der Erreger des Kaposi Sarkoms und ist bekanntermaßen an der Pathogenese der multizentrischen Morbus Castleman Krankheit und Pleuraerguss-Lymphomen beteiligt. Wie alle Herpesviren verursacht KSHV eine lebenslange latente Infektion im Wirtsorganismus. Normalerweise ist KSHV für gesunde Menschen nicht pathogen, aber bei immunsupprimierten Patienten, die zum Beispiel an HIV leiden oder Transplantatempfängern sind, verursacht es eine signifikante Morbidität und Mortalität. Bis heute sind die Therapien noch begrenzt und es sind keine spezifischen Medikamente verfügbar, die den Lebenszyklus von KSHV beeinträchtigen. Das bedeutet, KSHV ist immer noch unheilbar. Der Hauptfaktor für die latente Persistenz ist das latenz assoziierte Kern Antigen (LANA). Durch die Bindung des Virusgenoms an die Nukleosomen des Wirts stellt LANA die Persistenz des Virus während der gesamten Lebensdauer des Wirts sicher. Die Hemmung der Interaktion zwischen LANA und dem Virusgenom sollte die latente Persistenz von KSHV in den infizierten Zellen verhindern. In dieser Arbeit wird die Entdeckung erster Inhibitoren beschrieben, die die Interaktion zwischen LANA und der viralen DNA hemmen können. Für die erste Identifizierung von LANA-DNA-Inhibitoren wurden zwei verschiedene Screening-Ansätze angewendet. Ein Fragment basiertes Screening führte zu einem ersten Hit. Fragment Wachstumsstrategien wurden verwendet, um diesen Hit in Bezug auf funktionelle Aktivität zu vergrößern und zu optimieren. Die Aufklärung von Strukturaktivitätsbeziehungen und weitere Charakterisierungen führten zu einem validierten und vielversprechenden LANA-DNA-Interaktionsinhibitor. Weitere LANA-DNA-Inhibitoren wurden bei einem funktionellen Screening unserer in-house Library identifiziert und qualifiziert. Die Inhibitoren konnten die LANA-DNA-Wechselwirkung inhibieren, obwohl sie an unterschiedlichen Bindungsstellen binden. In einer weiterführenden Studie zur Optimierung des zuerst identifizierten LANA Inhibitors, wurden weitere Struktur Aktivität Beziehungserkenntnisse und eine signifikant höhere Effizienz der Inhibitoren gegen das wild-typ LANA generiert.