Structural and biochemical characterization of the aIF5A-DHS complex / SARS-CoV-2 graphene biosensor based on engineered dimeric ACE2 receptor

My PhD project has focused on the structural and biochemical characterization of a translation factor called eIF5A and one of its interacting partners, the enzyme deoxyhypusine synthase (DHS). This enzyme is involved in eIF5A post-translational modification that is unique in the cell and it is called hypusination. eIF5A is overexpressed in several cancers and it is involved in various diseases, therefore, the development of inhibitors targeting hypusination process is considered a promising and challenging therapeutic strategy. GC7, an inhibitor targeting DHS, is the best-characterized hypusination suppressor, however its therapeutic use is limited by poor selectivity. In the first part of my PhD project, I have performed a comparative study between human DHS and archaeal DHS to understand the structural and dynamical features of the GC7 inhibition finding new detailed molecular insights into the binding mechanism of this molecule. Moreover, we have solved for the first time the three-dimensional structure of aIF5A-DHS complex via x-ray diffraction. This important goal opens the way to the design of new and more specific hypusination inhibitors. During the PhD, I have also participated in the development of a graphene-based biosensor able to detect all known SARS-CoV-2 variants. ​

l mio progetto di dottorato si è concentrato sulla caratterizzazione strutturale e biochimica di un fattore di traduzione chiamato eIF5A e di uno dei suoi partner proteici, l'enzima deoxyhypusine synthase (DHS). Questo enzima è coinvolto nella modifica posttraduzionale di eIF5A, unica nella cellula ed è chiamata ipusinazione. eIF5A è overespressa in molte tipologie di cancoi ed è coinvolto in varie malattie, quindi lo sviluppo di inibitori che mirano al processo di ipusinazione è considerato una strategia terapeutica promettente. GC7, un inibitore che ha come target il DHS, è la molecola inibitrice dell'ipusinazione meglio caratterizzata, comunque il suo uso terapeutico è limitato per via della sua scarsa selettività. Nella prima parte del mio progetto di dottorato, ho eseguito uno studio comparativo tra il DHS umano e il DHS archea per comprendere le caratteristiche strutturali e dinamiche dell'inibizione data dal GC7, ciò mi ci ha permesso di trovare nuove dettagliate caratteristiche molecolari sul meccanismo di legame di questa molecola. Inoltre, abbiamo risolto per la prima volta la struttura tridimensionale del complesso aIF5A-DHS tramite diffrazione a raggi X. Questo importante traguardo apre la strada alla progettazione di nuovi e più specifici inibitori dell'ipusinazione. Durante il dottorato di ricerca, ho anche partecipato allo sviluppo di un biosensore basato sul grafene in grado di rilevare tutte le varianti conosciute di SARS-CoV-2.