Tesi realitzada a l'Institut Català d'Oncologia (ICO) i a l'Institut d'Investigació Biomèdica de Bellvitge (IDIBELL) / Oncolytic adenoviruses represent an appealing therapeutic approach to treat cancer regarding its capability to infect and kill selectively tumor cells without damaging normal tissues. Tumor targeting upon intravenous administration and subsequent intratumoral virus dissemination are key features to improve oncolytic adenovirus therapy. To address these hurdles, in this work we have combined two different genetic modifications previously described by our group in an oncolytic adenovirus backbone with selective replication conditional to pRB pathway deregulation. First, the replacement of the heparan sulfate glycosaminoglycan-binding site KKTK of the fiber shaft with an integrin-binding motif RGDK for tumor-targeting that has shown to prolong blood persistence and significantly enhance the therapeutic index compared with a non­RGDK-modified virus. Second, the expression of hyaluronidase to degrade the extracellular matrix and improve the intratumoral spread of the virus. Preclinical toxicology and biodistribution studies conducted in non-permissive mouse and semi-permissive Syrian hamster models supported the selectivity and safety of this novel virus, ICOVIR-17K. Antitumor efficacy was also demonstrated in different tumor models in immunodeficient mice and immunocompetent hamsters upon different routs of administration. Moreover, the combination of ICOVIR-17K with the chemotherapeutic drug gemcitabine further increased the antitumor activity of the virus. The data presented in this thesis strongly supports ICOVIR-17K as a promising clinical candidate which is currently being tested in phase I clinical trials. Besides direct killing of cancer cells, oncolytic viruses may induce antitumor immune responses. Local inflammation of tumor tissue during an infection by an oncolytic virus provides suitable conditions to trigger antitumor immune responses against the tumor-associated antigens that are released in the immunogenic cell death process caused by these agents. Oncolytic adenoviruses can be used to promote immune responses against tumors by expressing and/or displaying tumor-associated antigens. However, a key limitation of this immunotherapeutic approach is the bias of the response towards the immunodominant viral antigens instead of the less immunogenic tumor antigens. In addition, defects in MHC class I antigen presentation pathway such as the downregulation of the transporter associated with antigen processing (TAP) are frequently associated with immune evasion of tumor cells and further impair the generation of specific immune responses against tumor antigens carried by oncolytic viruses. In this work we present a novel strategy that benefit from the TAP deficiency on tumor cells to enhance the response against those tumor epitopes, which had been attached to the viral protein E3-19K. This protein has a signal sequence that targets it to the endoplasmic reticulum, bypassing the necessity of TAP to transport the epitopes to that compartment. Compared to the display of the epitopes at the adenoviral capsid, this strategy promoted the immunogenicity of the epitopes and resulted in more potent antitumor immune responses, tackling a crucial aspect of virotherapy that is often overlooked. In summary, the two different projects involved in this thesis addressed the main limitations of oncolytic adenoviruses from distinct points of view that may eventually be combined in order to maximize the opportunities of success of oncolytic adenoviruses in the clinics. / La viroteràpia del càncer amb adenovirus oncolítics es basa en l’habilitat d’aquests agents en replicar selectivament en cèl·lules tumorals, produint la seva mort sense afectar cèl·lules normals. Les principals limitacions d’aquesta teràpia són la dificultat dels adenovirus per arribar als tumors després de ser administrats sistèmicament i també la seva incapacitat per dispersar-se de manera homogènia dins dels tumors. En aquest treball s’ha generat un adenovirus oncolític que combina dues mutacions descrites amb anterioritat pel nostre grup. Per una banda, la substitució del motiu d’unió a heparan-sulfats glicosaminoglicans situat al domini shaft de la fibra pel motiu d’unió a integrines RGD (mutació RGDK) per tal de millorar la ratio de transducció tumor/fetge i d’augmentar la persistència en sang de l’adenovirus. Per altra banda, l’expressió de hialuronidasa amb l’objectiu de degradar l’àcid hialurònic de la matriu extracel·lular del tumor i millorar la dispersió intratumoral de l’adenovirus. Aquest nou virus, l’ICOVIR-17K, va mostrar una potent eficàcia antitumoral en models de ratolí i hàmster que va ser fins i tot incrementada mitjançant la combinació amb gemcitabina, tot mantenint el perfil de toxicitat dels adenovirus oncolítics parentals. Per altra banda, a més de matar directament les cèl·lules tumorals, els adenovirus oncolítics poden contribuir a la generació de respostes immunes contra el tumor. El tipus de mort cel·lular que generen és altament immunogènic i ajuda al reclutament de cèl·lules del sistema immune que generen respostes contra els antígens tumorals alliberats en aquest procés. Una de les principals limitacions de la immunoteràpia amb virus oncolítics és la resposta esbiaixada cap als antígens virals, que són immunodominants, en lloc de cap als antígens tumorals, que són poc immunogènics. Per tal d’afavorir la generació de respostes immunes antitumorals, en aquest treball s’han incorporat epítops tumorals en la proteïna E3-19K de l’adenovirus, que conté una seqüència senyal que la dirigeix directament al reticle endoplasmàtic, de manera que evadeix els passos previs de processament antigènic per la via del MHC de classe I, comunament afectada en cèl·lules tumorals. Aquesta estratègia va permetre la generació de respostes immunes antitumorals més potents que quan els mateixos epítops eren incorporats a la càpside de l’adenovirus, i a més, van ser traduïdes en una millor eficàcia antitumoral en un model murí de melanoma. En resum, en aquest treball s’han abordat les principals limitacions dels adenovirus oncolítics des de diferents punts de vista que, eventualment, poden ser combinats per tal d’aconseguir un millor candidat per ser testat exitosament a la clínica.

La ràpida propagació del virus de la immunodeficiència humana tipus 1 (VIH-1) ha estat acompanyada d’una continua i extensa diversificació genètica vírica. Se sap poc sobre com la diversificació viral està influenciant la capacitat replicativa (CR) viral al llarg del temps. L’objectiu d’aquesta tesi va ser investigar l’impacte de la diversificació del VIH-1 sobre la seva CR. Es van analitzar dos enzims vírics essencials, la proteasa (PR) i la integrasa (IN) del VIH-1, responsables de la maduració del virió emergent i de la persistència de l’ADN víric a la cèl·lula hoste respectivament. A més, es va investigar la robustesa mutacional de la PR del VIH-1, comparant la tolerància a mutacions aleatòries úniques d’una PR del VIH-1 generada artificialment in vitro amb la PR salvatge. Primerament, es va comparar la variabilitat genètica de cent trenta-nou PR, quaranta gag i quaranta-set IN del VIH-1 procedents d’aïllats clínics naïve primerencs amb cinquanta PR, quaranta-una gag i quaranta-set IN del VIH-1 procedents d’aïllats naïve tardans obtinguts 15 anys després. A continuació, trenta-tres seqüències de la PR del VIH-1 van ser amplificades a partir de tres grups de virus: dos grups de mostres naïve aïllades amb 15 anys de diferència i un tercer grup de mostres resistents a inhibidors de PR (IP). Les PR amplificades van ser recombinades amb un clon infecciós HXB2 i la seva CR va ser determinada en cèl·lules MT4. La CR també va ser mesurada en aquests tres grups després d’haver aplicat una mutagènesi aleatòria in vitro mitjançant una PCR propensa a errors. No es van observar diferències significatives en les CR dels diferents virus recombinants tant dels aïllats naïve primerencs com tardans (P=0.5729), tot i que les PR dels aïllats tardans tenien una conservació de seqüència significativament inferior a la dels aïllats primerencs (P<0.0001). Els virus recombinants mutats aleatòriament dels tres grups mostraren una CR significativament inferior als virus salvatges corresponents (P<0.0001). No hi havia una diferència significativa en la reducció de la infectivitat viral entre els virus portadors de les PR naïve mutades aleatòriament i les mostres aïllades primer o després (P=0.8035). Notablement, es va observar una pèrdua significativament més gran de la CR en el grup de les PR resistents a IP (P=0.0400). Aquests resultats demostren que la diversificació de la seqüència de la PR no ha afectat la CR del VIH-1 o la robustesa de la PR i indiquen que les PR portadores de substitucions de resistència a IP són menys robustes que les PR naïve. Posteriorment, es van amplificar quaranta-set seqüències de la IN del VIH-1 a partir de dos grups de virus provinents de pacients naïve aïllats amb 15 anys de diferència. Les IN amplificades van ser recombinades amb un clon infecciós pNL4-3 i la CR va ser determinada amb cèl·lules CEM-GFP, un sistema reporter de GFP determinat per tat. Es van observar diferències significatives en la CR tant dels virus recombinants dels aïllats primerencs com dels aïllats tardans (P=0.0286), tot i que les IN dels aïllats tardans tenien una conservació de seqüència significativament inferior respecte a una seqüència ancestral de subtipus B (P<0.0001). Aquests resultats suggereixen que la diversificació genètica de la IN al llarg del temps ha influenciat en alguns casos la CR viral ex vivo. Remarcablement, es va trobar que alguns polimorfismes S17N, I72V, S119P, i D256E estaven relacionats amb una reducció de la CR viral i el seu efecte additiu podria perjudicar la funció de la IN. Finalment, es va avaluar l’evolució artificial de la PR del VIH-1. Es va demostrar que la PR salvatge del VIH-1 és tant vulnerable a l’addició de mutacions úniques aleatòries com una PR artificial del VIH-1 generada in vitro. / The rapid spread of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) has been accompanied by continuous extensive viral genetic diversification. Little is known about how virus diversification is influencing the viral replication capacity (RC) over time. The aim of this study was to investigate the impact of HIV-1 diversification on HIV-1 RC. HIV-1 protease (PR) and integrase (IN), two essential viral enzymes that are responsible for the maturation of the budding virion and the persistence of the viral DNA in the host cell, respectively, were analysed. In addition, the mutational robustness of the HIV-1 PR was also investigated by comparing the tolerance to single random amino acid mutations of an artificial in vitro-generated HIV-1 PR with the wild-type PR. First, the genetic variability of hundred and thirty nine HIV-1 PR, forty HIV-1 gag and forty-seven HIV-1 IN sequences from early HIV-1 naïve isolates was compared with fifty HIV-1 PR, forty-one gag and forty-seven IN sequences from late naïve isolates obtained 15 years apart. Then, thirty-three HIV-1 PR sequences were amplified from three groups of virus: two naïve sample groups isolated 15 years apart plus a third group of PR inhibitor-(PI) resistant samples. The amplified PRs were recombined with an HXB2 infectious clone and RC was determined in MT-4 cells. RC was also measured in these three groups after random mutagenesis in vitro using error-prone PCR. No significant RC differences were observed between recombinant viruses from either early or late naïve isolates (P=0.5729), even though the PRs from the late isolates had significantly lower sequence conservation scores compared with a subtype B ancestral sequence (P<0.0001). Randomly mutated recombinant viruses from the three groups exhibited significantly lower RC values than the corresponding wild-type viruses (P<0.0001). There was no significant difference regarding viral infectivity reduction between viruses carrying randomly mutated naïve PRs from early or recent sample isolates (P=0.8035). Interestingly, a significantly greater loss of RC was observed in the PI-resistant PR group (P=0.0400). These results demonstrate that PR sequence diversification has not affected HIV-1 RC or PR robustness and indicate that PRs carrying PI resistance substitutions are less robust than naïve PRs. The third study of this thesis analysed the effect of the IN genetic diversification in the virus RC. Forty-seven HIV-1 IN sequences were amplified from two groups of virus from naïve patients isolated 15 years apart. The amplified IN were recombined with a pNL4-3 infectious clone and RC was determined in CEM-GFP cells, a tat driven GFP reporter system. Significant RC differences were observed between recombinant viruses from either early or late naïve isolates (P=0.0286), even though the IN from the late isolates had significantly lower sequence conservation scores compared with a subtype B ancestral sequence (P<0.0001). These results suggest that the IN genetic diversification over time has influenced in some cases the ex vivo viral RC Interestingly, some IN polymorphisms S17N, I72V, S119P, and D256E were found to be linked to a reduced viral RC and their additive effect might contribute to impair the IN function. Finally, the artificial evolution of the HIV-1 PR was evaluated. These results demonstrated that wild-type natural HIV-1 PR was as vulnerable to the addition of single random amino acid mutations as an artificial in vitro-generated HIV-1 PR.

Objetivos: Puesta a punto de la técnica de reducción del número de placas (PRA), para estudiar la sensibilidad in vitro al ganciclovir (GCV) y al foscarnet (FOS) de las cepas de herpesvirus humano tipo 5 (HHV-5) y al aciclovir (ACV) y al FOS de las cepas de herpesvirus humano tipo 3 (HHV-3). Puesta a punto de las técnicas de reducción del efecto citopático (REC) y de coloración vital (DUA), para estudiar la sensibilidad in vitro al ACV y al FOS de las cepas de herpesvirus humanos tipos 1 y 2 (HHV-1 y HHV-2). Análisis de los valores de sensibilidad a los antivíricos de las cepas de HHV-1, 2 y 5 y comparación con la evolución clínica de los pacientes tras el tratamiento. Material y métodos: Se ha estudiado la sensibilidad de 204 cepas de HHV-1 y 2 aisladas de diferentes muestras de 165 pacientes inmunodeprimidos. Los valores de sensibilidad al antivírico se expresan como dosis inhibitoria 50% (DI50) y se calculan mediante el método de Spearman-Kärber cuando la técnica utilizada es la de REC y estadísticamente, mediante una estimación lineal, cuando se utiliza la de DUA. Asimismo, se ha estudiado la sensibilidad de 80 cepas de HHV-5 aisladas de las muestras de 73 pacientes con o sin patología de base y de nueve cepas de HHV-3 aisladas de las muestras tomadas de lesiones cutáneas de nueve pacientes. Los valores de DI50 se calculan mediante el método de Reed-Muench modificado. Resultados: El 96% de las cepas de HHV-1 y 2 estudiadas fueron sensibles a valores de DI50 del ACV inferiores a 3 mg/ml y todas fueron sensibles a valores de DI50 del FOS inferiores a 200 mg/ml. El 98% de cepas de HHV-5 fueron sensibles a valores de DI50 de GCV inferiores a 12 mM e inferiores a 400 mM en el caso del FOS. Todas las cepas de HHV-3 fueron sensibles tanto al ACV como al FOS.Conclusiones: 1 - La técnica de REC es sencilla y útil para estudiar la sensibilidad de los HHV-1 y 2.2 - La técnica de REC presenta una reproducibilidad del 87%. 3 - La adición de colorante vital en la técnica de REC añade complejidad a la técnica. 4 - Los valores obtenidos con las técnicas de REC y de PRA correlacionan con la evolución clínica de los pacientes. 5 - La frecuencia de HHV-1 y 2 resistentes al ACV en pacientes inmunodeprimidos es baja (4%) y cuando se observa no es necesariamente indicativa de fallo terapéutico. 6 - La técnica de PRA para el estudio de la sensibilidad de los HHV-5 y 3 es sencilla y requiere entre seis y ocho semanas lo que limita parcialmente su utilidad clínica.7 - La frecuencia de cepas de HHV-5 resistentes in vitro al GCV (4%) y al FOS (4%) en pacientes no tratados previamente es baja. 8 - No se detectó ninguna cepa de HHV-3 resistente al ACV o al FOS. 9 - Nuestra experiencia confirma que no es necesaria la realización de estudios de sensibilidad de los herpesvirus de forma rutinaria. Estos estudios estarían indicados en las cepas aisladas de pacientes con alteraciones inmunológicas graves cuyas lesiones siguen evolucionando o empeoran estando en tratamiento con el antivírico. / Objectives: Standarize the plaque reduction assay (PRA), to study in vitro susceptibility to ganciclovir (GCV) and foscarnet (FOS) of human herpesvirus type 5 (HHV-5) strains and to aciclovir (ACV) and FOS of human herpesvirus type 3 (HHV-3) strains. Standarize the cytopathic effect reduction assay (CRA) and the dye-uptake assay (DUA), to study in vitro susceptibility to ACV and FOS of human herpesvirus types 1 and 2 (HHV-1 and HHV-2) strains. Analize the antiviral susceptibility values obtained with the HHV-1, 2 and 5 strains to compare with the clinical evolution of the patients after treatment. Material and methods: We studied the susceptibility of 204 HHV-1 y 2 strains isolated from different samples isolated from 165 immunosuppressed patients. Antiviral susceptibility values are expressed as the 50 per cent inhibitory dose (ID50). When the antiviral susceptibility was determined by CRA we used the Spearman-Kärber method to calculate the ID50 and with the DUA we determined this value, statistically, using a linear stimation. We studied the susceptibility of 80 HHV-5 strains isolated from the samples of 73 patients with o without underlying disease. Finally, we studied the susceptibility of nine HHV-3 strains isolated from the samples recovered from the skin lesions of nine patients. The ID50 values were determined using the Reed-Muench modified method. Results: Approximately 96% of HHV-1 and 2 strains were inhibited by ACV ID50 values lower than 3 mg/ml. All the strains were susceptible to FOS ID50 values lower than 200 mg/ml. Ninety eight per cent of HHV-5 strains were inhibited by GCV ID50 values lower than 12 mM and by FOS ID50 values lower than 400 mM. All the HHV-3 strains were susceptible to ACV and FOS.Conclusions: 1 - The CRA is easy to perform and can be used to study the susceptibility of HHV-1 and 2. 2 - The reproducibility of the CRA is about 87%. 3 - The addition of vital dye to the CRA adds complexity to this assay. 4 - The values obtained with CRA and PRA had a close correlation with the clinical outcome of patients. 5 - The frequency of HHV-1 and 2 resistant to ACV in immunosuppressed patients is low (4%) and when it's observed not necessarily indicates therapeutic failure. 6 - The PRA is easy to perform the study of susceptibility of HHV-5 and 3 and needs between six and eight weeks to obtain results limiting parcially its clinical utility. 7 - The frequency of HHV-5 strains in vitro resistant to GCV (4%) and to FOS (4%) is low in patients no treated previously. 8 - We didn't detect any HHV-3 strain resistant to ACV or to FOS. 9 - In our experience, there is no need to routinely test susceptibility of HHV-1 and 2 isolated to ACV. Study of HHV-1 and 2 susceptibility should be indicated only in viruses isolated from patients with a severe immunologic disturbance in whom lesions persist or worsen while on ACV therapy.

El contingut de la tesi radica fonamentalment en l’ús de models de membrana biològica per a l’estudi del comportament fisicoquímic de seqüències peptídiques derivades del GB-virus C (GBV-C). La concomitància d’aquest virus amb el virus causant del SIDA (HIV) ha demostrat disminuir notablement la virulència d’aquets darrer. És per això que és important conèixer el comportament de pèptids que són fragments de les proteïnes del GBV-C per a posteriori poder enfocar l’estudi de la inhibició de la capacitat infectiva del HIV per part del GBV-C. Es tracta d’un estudi bàsic però amb resultats que contribueixen al disseny de noves estructures peptídiques per a ser emprades com una nova estratègia per a enfocar el tractament de la SIDA. Finalment indicar que aquest tema s’engloba dins del camp de la nanotecnologia pel que fa a l’ús de liposomes en els distints estudis presentats. Els resultats obtinguts es presenten en les següents publicacions: 1. Alay, M.; Busquets, M.A., Haro, I.; Rojo, N.; Alsina, M.A.; Prat, J. Merocyanine 540 for spectroscopic analysis of the interaction of a peptide sequence of hepatitis G virus with liposomes. Luminescence, 17: 263-264 (2002). 2. Alay, M.; Prat, J.; Haro, I.; Rojo, N.; Alsina, M.A.; Busquets, M.A. Spectroscopic analysis of the interaction of a peptide sequence of Hepatitis G virus with bilayers. Talanta, 60: 269-277 (2003). 3. Alay, M.; Prat, J.; Alsina, M.A.; Busquets, M.A. Effect of merocyanine 540 on Langmuir-Blodgett films and liposomes of zwitterionic, anionic and cationic lipid composition. Journal de Physique IV. 113: 3 -6 (2004) 4. Alay, M.; Alsina, M.A.; Haro, I.; Prat, J.; Busquets, M.A. Analysis of the effect of a peptide sequence of the E2 protein (HGV/GBV-C) on the physicochemical properties of zwitterionic and negatively charged bilayers. Luminescence 20: 445-450 (2005) 5. Alay, M.; Alsina, M.A.; Haro, I.; Prat, J.; Busquets, M.A. Interaction of E2 (GBV-C/HGV)-derived peptides with liposomes: fluorescence anisotropy and fluorescence resonance energy transfer methods. Luminescence 21: 360 -361 (2006) 6. Alay, M.; Haro, I., Girona, V.; Prat, J.; Busquets, M.A. Interaction of two overlapped synthetic peptides from GB virus C with charged mono and bilayers. Colloids and Surfaces B-Biointerfaces105: 7 -13 (2013)

La contaminación del medio ambiente, principalmente de ríos, lagos, playas y agua subterránea, que habitualmente se utilizan para actividades recreacionales, cultivos de moluscos, sistemas riego en la agricultura o como fuentes de agua para el consumo humano, es un tema de gran preocupación en términos de salud pública y de gran importancia económica y de legislación. Si se considera la distribución de la población humana, especialmente en zonas cercanas a estos tipos de agua, es indiscutible que estos ecosistemas tienen un considerable riesgo de contaminación que proviene de agua residual de origen humano e incluso de mataderos de animales y de fertilizantes de origen animal empleados en la agricultura. La mayoría de los estudios y datos disponibles sobre contaminación y calidad microbiológica del agua, hacen especial referencia a la contaminación de origen fecal, es bien conocido que una gran cantidad de microorganismos son excretados en la orina y la heces, entre éstos, los virus. Definitivamente la ruta fecal-oral es la vía responsable de la mayoría de las infecciones víricas asociadas al agua. Existen importantes patógenos transmitidos por el agua contaminada, sin embargo, en la actualidad la calidad microbiológica del agua es controlada mediante estándares bacterianos. Actualmente no existe un protocolo estandarizado en las legislaciones para el estudio de virus en muestras ambientales, ni protocolos estándar para el estudio de la infectividad de estos virus. El presente trabajo de Tesis Doctoral describe el desarrollo de nuevas metodologías para la concentración y detección de virus en agua, la utilización de indicadores víricos para evaluar la contaminación fecal, así como también datos sobre la presencia de virus emergentes y virus potencialmente nuevos. El trabajo consta de tres Capítulos que engloban cinco Estudios diferentes. / Fecal contamination in the environment is a public health concern and a serious economical problem. This situation is mainly in rivers, lakes and seawater that frequently are used in recreational activities, shellfish industry, and irrigation in the agriculture and as sources for drinking water. If we consider the high distribution of human population, especially in coastal areas, certainly these ecosystems have a risk of fecal contamination by waste water from humans, agriculture and animals. Most of the studies and available data about contamination and microbiological quality of water have a special interest in the fecal contamination, it is well know that a numerous microorganisms are shed by humans in feaces and urine, among these the viruses. The fecal-oral transmission route is definitely the responsible of most of viral infections related to water. There are important pathogens transmitted by fecal contaminated water, however, currently the microbiological quality of water is monitored using bacterial standards. At the moment there are not standard protocols to study viruses in the legislations for the environment. The present Doctoral Thesis describes the development of new methodologies for the concentration and detection of viruses in water, the use of viral indicators to monitor the fecal contamination of water, as well as data about the emerging viruses and potential new viruses in the environment.

En aquest treball es descriu la determinació estructural mitjançant cristal·lografia de raigs X de la proteïna p4 del bacteriòfag phi29 en la seva forma lliure i en complex amb DNA.La proteïna p4 és essencial en el procés infectiu del bacteriòfag, ja que regula la transcripció dels seus gens, establint-se dues fases transcripcionals clarament diferenciades. Això permet separar en el temps la síntesi de proteïnes implicades en la replicació del DNA fàgic i la de les proteïnes estructurals que formen la partícula del bacteriòfag. Existeixen 3 llocs funcionals de unió de p4 en el genoma del bacteriòfag phi29, que es localitzen en una regió intergènica de 219 pb on es troben els 3 promotors més importants: el A2b, el A2c i el A3.En absència de la proteïna p4, els promotors A2b i A2c són transcripcionalment actius, mentre que el promotor A3, degut a l'absència de una caixa -35 en la seva seqüència és incapaç d'unir l'RNA polimerasa i es manté inactiu.En el moment en que la proteïna p4 és sintetitzada, aquesta s'uneix als seus llocs d'unió i produeix diferents efectes depenent del promotor que considerem. En el promotor A2b, el lloc d'unió de la proteïna p4 solapa amb la seva caixa -35 i impedeix la unió de l'RNA polimerasa inhibint-se la transcripció. En el promotor A2c, la proteïna p4 afavoreix la unió de l'RNA polimerasa però aquesta no pot realitzar la seva funció perque es produeix una sobreestabilització del complex i l'RNA polimerasa és incapaç d'alliberar-se del promotor. En el promotor A3, la proteïna p4 recluta l'RNA polimerasa permetent l'inici de la transcripció.La proteïna p4 va cristal·litzar en dos grups espacials, C2221 i P212121 en presència i absència d'un compost de platí, respectivament. L'obtenció de fases es va realitzar pel mètode MAD, recollint 3 conjunts de dades a diferent longitud d'ona de manera que les intensitats fossin diferents en les reflexions simètriques per l'efecte del platí com a dispersor anòmal. El model de la proteïna es va afinar fins a 3 Å en el grup espacial C2221 i aquest va servir per poder fer una cerca de reemplaçament molecular en el cristall P212121. En aquest grup espacial es va poder afinar el model fins a 2 Å.El complex format per la proteïna p4 i el DNA va cristal·litzar en el grup espacial P2, apareixent un complex per unitat asimètrica. El fasejat es va realitzar pel mètode del reemplaçament molecular utilitzant com a model de cerca un dímer de la proteïna p4 i un fragment ideal de DNA en conformació B.La proteïna p4 és una proteïna de 125 aminoàcids que s'uneix al DNA en forma de dímer. La unió de la proteïna al DNA provoca una corvatura de 70º. La unió es realitza de manera específica en la regió N-terminal de la proteïna i de manera inespecífica en la regió de dimerització. Els contactes realitzats amb l'esquelet de fosfat del DNA tenen com a objectiu fixar el solc menor de la molècula de DNA en una conformació comprimida. / This work describes the structural determination by X-ray crystallography of the phi29 bacteriophage protein p4, both bound and unbound to DNA.Protein p4 is essential for the bateriophage infective step, as it regulates its genes transcription, thus establishing two clearly differentiated transcriptional phases. This allows temporal separation of the phage protein synthesis: the proteins involved in phage DNA replication are synthesized first and the structural proteins that form the bacteriophage particle later. There are three p4 functional binding sites in phi29 genome, which are located in a 219bp long intergenic region where the three most important promoters (A2b, A2c and A3) are located.In p4 absence, A2b and A2c promoters are active, while A3 promoter, due to not having a -35 box in its sequence, is unable of binding RNA polymerase and remains inactive.When p4 protein is synthesized, it binds to its binding sites, thus producing different effects depending on the promoter. In A2b promoter, protein p4 binding site encloses the promoter -35 box, thus preventing RNA polymerase binding and transcription consequently. In A2c promoter, although protein p4 enhances RNA polymerase binding, the enzyme is unable to perform its function because the complex is overstabilized and so RNA polymerase cannot escape from the promoter. In A3 promotor, protein p4 recruits RNA polymerase, thus allowing transcription initiation.Protein p4 was crystallized in two different space groups, C2221 in presence of a platinum compost and P212121 in its absence. Phases were obtained by MAD, collecting 3 data sets at different wavelengths to have differences in the symmetric reflections intensities due to the effect as an anomal dispersor of the platinium. The protein model was refined up to 3 Å in the C2221 space group, and this model was used to perform a molecular replacement in the P212121 crystal. In this former space group, the model could be refined up to 2 Å .The complex formed by protein p4 and DNA was crystallized in P2 space group, with one complex per asymmetric unit. Molecular replacement was used for phase determination, taking a protein p4 dimer and an ideal DNA fragment in B conformation as a searching model.P4 is a 125 aminoacid long protein that binds DNA as a dimer. P4 binding to the DNA induces a 70º curvature on it. This binding is specific at the n-terminal region and unspecific at the dimerization area. The contacts with the phosphate backbone of the DNA fix the minor groove of the DNA molecule in a narrowed conformation.

En la segunda mitad del siglo XX se produjo probablemente la diseminación inicial del virus de la hepatitis C (VHC) a través de inyecciones parenterales poco seguras, procedimientos médicos y quirúrgicos invasivos, y transfusiones de sangre y hemoderivados.A finales de los años setenta se extendió en España el uso intravenoso de drogas, fundamentalmente heroína, lo que abrió una nueva vía de contagio: el uso compartido de material de inyección de drogas intravenosas. El pico de máxima incidencia de nuevos consumidores de heroína inyectada fue a comienzos de la década de los ochenta. En Europa se observan tres patrones de transmisión, el Norte de Europa, con baja prevalencia 0,1%-1% de la población general, la región centroeuropea, con una prevalencia media, y el sur de Europa (sur de Francia, España, Italia y Grecia) con prevalencias de 2,5-3-5%. Con el control de la transmisión nosocomial y transfusional, los genotipos más prevalentes pasaron a ser los relacionados con la adicción a drogas por vía parenteral, 1b, 3 y 4, en detrimento de los genotipos 1a y 2. Apareció entonces la pandemia del síndrome de inmunodeficicencia adquirida SIDA, cuyo agente causal, el VIH, fue rápidamente identificado. Hasta 1989 no se identifica el agente responsable de la hepatitis crónica noA noB, el Flavivirus VHC.Al compartir mecanismos de transmisión, ambas infecciones se entrecruzaron, dando lugar a un solapamiento de las dos epidemias que según algunas estimaciones podría afectar a 10-12 millones de personas. En nuestro país, la cifra de personas infectadas por el VIH-1 es aproximadamente 160.000, de las cuales globalmente, el 55%-65% están coinfectados por VHC, siendo esta cifra mayor entre aquellos que adquirieron la infección vía parenteral, hemofílicos y adictos a drogas, entre los que puede alcanzar el 80-90% de prevalencia, y más baja entre aquellos que adquirieron la infección por transmisión sexual, en los que la prevalencia es tan baja como 4-8%; estas diferencias se deben a que el VHC se transmite muy eficazmente vía parenteral, se estima que el 90% de los adictos de infectan en el primer año de adicción, y poco eficazmente por transmisión sexual. La transmisión vertical, aunque algo mayor en pacientes coinfectados, está alrededor del 10%.La coexistencia en el mismo enfermo de ambas infecciones tiene efectos deletéreos para ambas enfermedades. En la mayoría de los pacientes la respuesta inmunológica frente al VHC llega tarde o no es suficientemente vigorosa o completa, lo que permite una replicación viral sostenida que, a través de errores de trascripción en los continuos ciclos de replicación viral, dará lugar a una cuasi especie del VHC cada vez más adaptada al ambiente del huésped y, por tanto, con mayor capacidad para eludir su sistema inmunitario. La coinfección, además, se asocia con títulos mas elevados de ARN-VHC sobretodo en pacientes con CD4 bajos lo cual posiblemente refleja un déficit en el control de la replicación del VHC secundario a la inmunodeficiencia causada por el VIH-1. El valor de la carga viral del VHC en sangre no se ha relacionado con la evolución de la enfermedad pero si tiene valor pronóstico de cara a la respuesta al tratamiento. La enfermedad hepática progresa más rápidamente hacia la cirrosis y la muerte comportándose para algunos autores como una infección oportunista.En cuanto al VIH, la tolerancia al tratamiento antirretroviral y la respuesta inmunológica son peores en los pacientes coinfectados por el VHC. El VHC podría actuar como cofactor acelerando la progresión de la enfermedad por VIH-1 por diferentes mecanismos: mediante la estimulación del sistema inmunológico podría favorecer la replicación del VIH-1; además la infección de células inmunitarias por el VHC podría favorecer la depleción de linfocitos CD4 y reducir la recuperación inmunológica que acompaña a la supresión de la replicación viral con el tratamiento antirretroviral y, por último, la infección por VHC podría comprometer el beneficio proporcionado por dicho tratamiento como consecuencia de una más frecuente toxicidad hepática que motivaría interrumpir el tratamiento.Al comienzo de la pandemia de SIDA la mortalidad era tan masiva y precoz que minimizaba el impacto de la hepatitis crónica C entre los pacientes coinfectados. Pero incluso entonces ya había descripciones de cómo la infección VIH era capaz de modificar la historia natural de la hepatitis crónica C (HCC), acelerando la evolución hacia la cirrosis. Con el advenimiento del TARGA (terapia antirretroviral de gran actividad), a partir de 1996, la mortalidad por SIDA desciende dramáticamente, y es a partir de entonces que la mortalidad y morbilidad de causa hepática comienza a ser un problema y es responsable en gran medida del exceso de mortalidad de los pacientes infectados por VIH y VHC, comportándose como un epidemia dentro de la epidemia de SIDA. La presente tesis doctoral se presenta como compendio de publicaciones según la normativa aprobada por la Comisión de Doctorado del Consejo de Gobierno de este Universidad en julio de 2008. Los trabajos presentados se enmarcan un una misma línea de investigación: el cuidado de los enfermos de hepatitis crónica C e infección VIH-1.ARTÍCULOS, INCLUIDOS COMO ANEXOS:1. Laguno M, Cifuentes C, Murillas J, Veloso S, Larrousse M, Payeras A, Bonet L, Vidal F, Milinkovic A, Bassa A, Villalonga C, Pérez I, Tural C, Martínez- Rebollar M, Calvo M, Blanco JL, Martínez E, Sánchez-Tapias JM, Gatell JM, Mallolas J. "A randomized trial to compare the efficacy and safety of PEGinterferon alfa-2b plus ribavirin versus PEG-interferon alfa-2a plus ribavirin for treatment of chronic hepatitis C in HIV co-infected patients". Hepatology 2009; 49:22-3102. Laguno M, Larrousse M, Murillas J, Blanco JL, León A, Milinkovic A, Loncá M, Martinez E, Sánchez-Tapias JM, de Lazzari E, Gatell JM, Costa J, Mallolas J. "Predictive Value of Early Virologic Response in HIV/Hepatitis C Virus- Coinfected Patients Treated With an Interferon-Based Regimen Plus Ribavirin". J Acquir Immune Defic Syndr. 2007 Feb 1; 44(2):174-8.3. Laufer N, Laguno M, Perez I, Cifuentes C, Murillas J, Vidal F, Bonet L, Veloso S, Gatell JM, Mallolas J. "Abacavir does not influence the rate of virological response in HIV-HCV-coinfected patients treated with pegylated interferon and weight-adjusted ribavirin". Antivir Ther. 2008; 13(7):953-7.4. Murillas J, Rimola A, Laguno M, De Lazzari E, Rascón J, Aguero F, Blanco JL, Moitinho E, Moreno A, Miro JM, and the ESLD-HIV Working Group Investigators. "The Model for End-Stage Liver Disease Score Is the Best Prognostic Factor in Human Immunodeficiency Virus 1-Infected Patients with End-Stage Liver Disease: A Prospective Cohort Study". Liver Transplantation 2009, en prensa.5. Murillas J, Del Río M, Riera M, Vaquer P, Salas A, Leyes M, Angeles Ribas M, Peñaranda Vera M, Villalonga C. "Increased incidence of hepatocellular carcinoma (HCC) in HIV-1 infected patients". Eur J Intern Med. 2005 Apr; 16(2):113-115.6. Miró JM, Murillas J, Laguno M, Tuset M, Aguero, Moreno A, Rimola A and the Hospital Clinic OLT in HIV Working Group. "Liver Transplantation in HIV-Infected Patients: Update in 2006". HEPATOLOGY Reviews 2006; 3:16-29