# Cyclic Peptide Inhibitors of HIV-1 Proliferation

> **NIH NIH R01** · UNIVERSITY OF ROCHESTER · 2020 · $387,898

## Abstract

Abstract. Innovative approaches are needed to create therapeutics that target HIV. Existing drugs can prolong 
patient lifespan by targeting multiple facets of the viral life cycle, but next-­generation therapies are needed that 
act on new targets — especially those that resist mutation — to improve long-­term therapeutic compliance and 
outcome. HIV-­1 TAR RNA is a validated drug target that resists mutations to interact with the viral protein Tat, 
thus  giving  rise  to  an  RNA-­protein  complex  essential  for  proviral  transcription  and  HIV-­1  propagation.  So  far, 
TAR  has  evaded  discovery  of  compounds  with  sufficient  affinity  and  selectivity  to  warrant  pharmaceutical 
development.  To  address  this  challenge,  we  undertook  a  ‘semi-­design  and  protein  evolution’  approach  that 
yielded  many  novel,  high-­affinity  (KDs  ~  1.3  to  0.5  nM)  TAR  Binding  Proteins  (TBPs)  using  yeast  display 
maturation. We then determined the 1.80 Å resolution co-­crystal structure of one variant, TBP6.7, in complex 
with TAR, revealing that the major binding interface consists of evolved loop β2-­β3, which reads out the TAR 
RNA major groove. We hypothesize that cyclic peptides comprising the TBP6.7 β2-­β3 loop, or other TBP loops 
evolved  in  our  lab,  will  be  entry  points  to  create  a  novel  class  of  TAR  binders.  Indeed,  the  TBP6.7  β2-­β3 
hairpin retains affinity and specificity for TAR when fused to the small protein SUMO, signifying that the β2-­β3 
loop is necessary and sufficient for TAR recognition. Structural identification of the β-­hairpin motif, and our use 
of semi-­design and evolution make our approach fundamentally different from prior efforts to block the Tat-­TAR 
interaction,  while  providing  a  robust  experimental  premise  to  pursue  our  aims:  (Aim  1)  Validate  the  observed 
TBP6.7-­TAR  interface  and  determine  additional  novel  co-­crystal  structures  of  other  TBPs  evolved  in  our  lab;; 
(Aim 2) synthesize and optimize cyclic peptides derived from Aim 1 that bind TAR and inhibit its interaction with 
Tat;; (Aim 3) Test cyclic peptides from Aim 2 using viral infectivity assays to investigate mechanisms of action, 
therapeutic  indices,  and  pharmacological  properties  in  animals.  To  our  knowledge,  no  other  group  has  used 
protein  evolution  and  structural  biology  to  develop  HIV-­1  TAR-­targeted  reagents.  We  are  a  team  of  experts, 
comprising  two  P.I.s,  with  strong  records  in  protein  evolution,  peptide-­based  drug  discovery,  HIV  therapeutic 
discovery,  measuring  cell  penetration  and  toxicity  of  biologics  (McNaughton),  and  structural  biology  of 
therapeutically-­relevant  RNAs,  protein-­RNA  complexes,  and  biophysical  analysis  of  protein-­RNA  interactions 
(Wedekind),  as  well  as  two  collaborators:  Harold  Smith  (University  of  Rochester),  a  leader  in  drug  discovery 
and development, and CEO of OyaGen ...

## Key facts

- **NIH application ID:** 9979753
- **Project number:** 5R01AI150463-05
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF ROCHESTER
- **Principal Investigator:** Joseph E Wedekind
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2020
- **Award amount:** $387,898
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2017-09-30 → 2022-07-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/9979753

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 9979753, Cyclic Peptide Inhibitors of HIV-1 Proliferation (5R01AI150463-05). Retrieved via AI Analytics 2026-05-24 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/9979753. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*