[en] Intrinsically Disordered Proteins (IDPs) and Regions (IDRs) are a class of polypeptides that lack defined three-dimensional structures. Instead, they populate a dynamic ensemble of flexible conformers that endorse them with unique properties to interact with multiple partners and mediate in signal transduction. Environmental factors, post-translational modifications, and binding partners impact the IDPs' conformational space, promoting structural transitions that regulate their functions. This thesis has addressed the disorder-to-order transition phenomenon from two perspectives: its physiological function and its implication in disease. First, we studied the redox-driven conformational transition of two small disulfide-rich mitochondrial proteins. We demonstrate that both polypeptides follow different folding pathways despite sharing a common fold. The reaction is determined by the primary sequence of amino acids and the reduced and unfolded species' conformational state. Reduced COX17 is mostly disordered, and its folding is directed by the local packing of a loop region. In contrast, TRIAP1 reduced state resembles a molten globule. This early loosely packed conformer biases and slows down the folding pathway, but its population is unavoidable, because it arises from functional constraints in the folded state. Second, we addressed the sequential overlap between amyloidogenic and interaction regions in the context of disordered proteins, to demonstrate that the extended C-terminus of the proteostasis guardian protein, Hsf1, contains a cryptic prion-like domain with the potential to assemble into amyloid fibrils. Finally, we focused our attention on the aggregation of α-synuclein, the main culprit of the onset and progression of Parkinson's Disease. This protein's disordered nature precludes the use of rational strategies to design effective drugs that block its transition to ordered and deleterious amyloids. Therefore we implemented a blind high-throughput screening methodology to identify novel small molecules that might succeed in that purpose. This effort rendered three promising candidates: Syunclean-D, ZPD-2, and ZPDm. Their anti-amyloidogenic and neuroprotective properties were characterized, and their pharmacologic potential was discussed.

[es] Las proteínas o Regiones Intrínsecamente Desordenadas (IDPs, IDRs) son una clase de polipéptidos incapaces de adoptar una estructura tridimensional definida en su estado nativo. Su función depende de la flexibilidad estructural y de la fluctuación entre un conjunto de diferentes conformaciones. Esto les permite interaccionar con una gran variedad de macromoléculas y regular la transmisión de señales celulares. Variaciones en los factores ambientales, las modificaciones post-traduccionales y la interacción con otras proteínas influyen en su estado estructural de éstas, lo que induce su plegamiento condicional y modifica su función. En esta tesis enfocamos la transición desorden-orden desde dos perspectivas deferentes. Por un lado, su papel en las funciones fisiológicas y, por el otro, su implicación en el desarrollo de enfermedades. En primer lugar, estudiamos como el estado redox afecta en la transición estructural de dos proteínas ricas en disulfuros, que localizan en el espacio intermembranalde la mitocondria. Aunque comparten a misma conformación nativa, demostramos que las dos proteínas siguen vías de plegamiento independientes. Tanto su secuencia primaria de amino ácidos como su estado conformacional inicial definen su plegamiento. Por un lado, COX17 se encuentra desordenada en su estado reducido y el cierre de la región proximal al loop estructural dirige su plegamiento. Por el otro, el estado reducido de TRIAP1 es comparable a un molten globule. Esta conformación empaquetada limita su reacción de plegamiento, pero es indispensable para que TRIAP1 pueda realizar su función celular. En segundo lugar, estudiamos la correlación secuencial entre regiones de interacción y su tendencia a formar agregados amiloides, en el contexto de las regiones desordenadas. Demostramos que Hsf1, una proteína reguladora de la proteostasis, contiene un dominio críptico de agregación prion-like en la región desordenada del C-terminal. Confirmamos que este dominio agrega y forma fibras amiloides. Finalmente, nos centramos en la agregación de la proteína α-synucleina, responsable de la enfermedad del Parkinson. El desorden estructural de dicha proteína impide el uso de estrategias racionales que permitan diseñar moléculas inhibidoras de su agregación. En este contexto, implementamos un cribaje masivo como metodología para identificar nuevas moléculas. Mediante esta técnica, hemos identificado tres candidatos con esta actividad inhibidora: Syunclean-D, ZPD-2, and ZPDm. En esta tesis, mostramos sus propiedades anti-amiloides y neuroprotectoras, al mismo tiempo que discutimos su potencial farmacológico.