Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „Hélice polyproline de type II“

The structure of potato (Solanum tuberosum) lectin, which is a hydroxyproline-rich glycoprotein, has been investigated by circular dichroism. The spectra of the native lectin, and of the oxidized, reduced and carboxymethylated and deglycosylated derivatives were examined, as was a hydroxyproline-rich glycopeptide and its deglycosylated derivative. It is concluded that the lectin contains about 35% polyproline II conformation, 34% type II beta-turn and 31% irregular conformation. No indications were found for the presence of alpha-helix or beta-sheet conformations. The polyproline II conformation is heat-stable, but is markedly destabilized by deglycosylation. The type II beta-turn is destabilized by cleavage of disulphide bonds.

We identified a functional domain (XlePABP2-TRP) of Xenopus laevis embryonic type II poly(A)-binding protein (XlePABP2). The NMR structure of XlePABP2-TRP revealed that the protein is a homodimer formed by the antiparallel association of β-strands from the single RNA recognition motif (RRM) domain of each subunit. In each subunit of the homodimer, the canonical RNA recognition site is occluded by a polyproline motif. Upon poly(A) binding, XlePABP2-TRP undergoes a dimer-monomer transition that removes the polyproline motif from the RNA recognition site and allows it to be replaced by the adenosine nucleotides of poly(A). Our results provide high-resolution structural information concerning type II PABPs and an example of a single RRM domain protein that transitions from a homodimer to a monomer upon RNA binding. These findings advance our understanding of RRM domain regulation, poly(A) recognition, and are relevant to understanding how type II PABPs function in mRNA processing and human disease.

The current version of the human immunome network consists of nearly 1400 interactions involving approximately 600 proteins. Intermolecular interactions mediated by proline-rich motifs (PRMs) are observed in many facets of the immune response. The proline-rich regions are known to preferentially adopt a polyproline type II helical conformation, an extended structure that facilitates transient intermolecular interactions such as signal transduction, antigen recognition, cell-cell communication and cytoskeletal organization. The propensity of both the side chain and the backbone carbonyls of the polyproline type II helix to participate in the interface interaction makes it an excellent recognition motif. An advantage of such distinct chemical features is that the interactions can be discriminatory even in the absence of high affinities. Indeed, the immune response is mediated by well-orchestrated low-affinity short-duration intermolecular interactions. The proline-rich regions are predominantly localized in the solvent-exposed regions such as the loops, intrinsically disordered regions, or between domains that constitute the intermolecular interface. Peptide mimics of the PRM have been suggested as potential antagonists of intermolecular interactions. In this paper, we discuss novel PRM-mediated interactions in the human immunome that potentially serve as attractive targets for immunomodulation and drug development for inflammatory and autoimmune pathologies.

Ischemic stroke is a disturbance in cerebral blood flow caused by brain tissue ischemia and hypoxia. We optimized a multifactorial in vitro model of acute ischemic stroke using rat primary neural cultures. This model was exploited to investigate the pro-viable activity of cell-penetrating peptides: arginine-rich Tat(49–57)-NH2 (R49KKRRQRRR57-amide) and its less basic analogue, PTD4 (Y47ARAAARQARA57-amide). Our model included glucose deprivation, oxidative stress, lactic acidosis, and excitotoxicity. Neurotoxicity of these peptides was excluded below a concentration of 50 μm, and PTD4-induced pro-survival was more pronounced. Circular dichroism spectroscopy and molecular dynamics (MD) calculations proved potential contribution of the peptide conformational properties to neuroprotection: in MD, Tat(49–57)-NH2 adopted a random coil and polyproline type II helical structure, whereas PTD4 adopted a helical structure. In an aqueous environment, the peptides mostly adopted a random coil conformation (PTD4) or a polyproline type II helical (Tat(49–57)-NH2) structure. In 30% TFE, PTD4 showed a tendency to adopt a helical structure. Overall, the pro-viable activity of PTD4 was not correlated with the arginine content but rather with the peptide’s ability to adopt a helical structure in the membrane-mimicking environment, which enhances its cell membrane permeability. PTD4 may act as a leader sequence in novel drugs for the treatment of acute ischemic stroke.

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans un projet à long terme visant à développer de nouveaux outils nécessaires à l'élucidation de mécanismes biologiques impliquant des interactions de type protéine-protéine mettant en jeu des structures secondaires protéiques de type polyproline II (PPII). En particulier, nous nous sommes intéressés à la conception, synthèse et valorisation de spirolactames originaux capables de mimer une hélice PPII, point de départ dans la recherche de nouvelles molécules d'intérêts thérapeutiques. Cette structure secondaire unique, caractéristique des ligands SH3, joue un rôle essentiel dans certaines activités biologiques telles que les phénomènes de reconnaissance, la transduction de signal, la transcription, la mobilité cellulaire, les réponses immunitaires et se trouve aussi impliquée dans des pathologies majeures telles que le SIDA, la Maladie d'Alzheimer et plusieurs tumeurs cancéreuses. Face à l'importance des structures secondaires PPII dans des cibles d'intérêt thérapeutique, dans les phénomènes de reconnaissance protéine-protéine, et face à l'absence dans la littérature de mimes PPII pertinents, ces travaux se sont attachés à l'élaboration et la valorisation d'outils PPII contraints, stables vis-à-vis de la dégradation protéasique. Ils nous ont tout d'abord permis de développer un accès stéréocontrôlé à une plateforme spiro [4,4] inédite, en nous appuyant sur une réaction de contraction de cycle développée récemment dans notre groupe, le réarrangement transannulaire de lactames activés (TRAL). Les études de dynamique moléculaire, et de dichroïsme circulaire nous ont permis de démontrer que certains des composés spiro synthétisés adoptent une structure "PPII-like", d'autres semblent au contraire se structurer en coude bêta
This work is part of a long term project with the aim to develop new tools for the elucidation of biological mechanisms involving protein-protein interactions with the participation of the protein secondary structure named polyproline type II (PPII). In particular, we are interested in the design, the synthesis and the development of original spirolactams as first mimics of PPII helix, the starting point in the discovery of new compounds of therapeutic interest. This unique secondary structure, characteristic of SH3 ligands, plays a critical role in various biological activities such as the phenomena of recognition, signal transduction, transcription, cell motility, immune responses and is also involved in major diseases such as AIDS, Alzheimer's disease and several carcinogenic tumors. Regarding the importance of the PPII secondary structures in targets of therapeutic interest and in the phenomena of protein-protein recognition, and observing the absence in the literature relevant PPII mimics, this thesis have focused on the development of constrained PPII tools, stable versus protease degradation. This work first allowed us to develop an stereocontroled access to a novel spiro [4.4] scaffold, relying on a new ring contraction reaction recently developed in our group, namely transannular rearrangement of activated lactams (TRAL) . Studies of molecular dynamics, and circular dichroism have demonstrated that some of the synthesized spiro compounds adopt a "PPII-like" structure, others seems to be structured in beta-turn

Le terme foldamère désigne tout oligomère capable de se replier en une structure conformationnellement stable en solution. Parmi eux, les foldamères peptidiques semblent particulièrement intéressants pour répondre à plusieurs défis rencontrés avec les peptides en chimie médicinale, tels que leur trop grande flexibilité et leur faible stabilité in vivo. Le caractère structuré des foldamères peut ainsi s’avérer être un atout dans le développement de nouveaux peptides d’intérêt biologique interagissant avec des protéines ou des membranes (Peptides de Pénétration Cellulaire, CPPs ou Peptides AntiMicrobiens, AMPs). En particulier, les foldamères de type hélice polyproline II (PPII), bien que constituant l’une des structures secondaires les plus répandues, sont encore peu étudiés en comparaison des hélices α et des feuillets β, même si des exemples de la littérature montrent déjà leur potentiel dans la conception de foldamères CPPs et AMPs efficaces. En parallèle, l’intégration d’atomes de fluor dans des molécules biologiquement actives est devenue une approche courante en chimie médicinale. Cette stratégie est motivée par les propriétés uniques de l’atome de fluor, qui peuvent stabiliser certaines conformations, moduler l’hydrophobie ou encore être utilisé comme sonde RMN 19F par exemple.L’objectif de ces travaux de thèse est de combiner ces deux domaines prometteurs de la chimie médicinale en développant des foldamères fluorées de type PPII, qui restent encore largement sous-exploités pour des applications biologiques. Plusieurs séries de foldamères fluorés ont ainsi été obtenues. Une première série de composés entièrement hydrophobes a permis de démontrer, grâce à des analyses RMN, CD et de diffraction aux rayons X, que l’incorporation de pseudoprolines trifluorométhylées, CF3ΨPro, au sein d’oligomères de proline ne perturbait pas la structuration en hélice PPII. Ces foldamères fluorés se sont avérés plus hydrophobes que leurs analogues non fluorés, tout en étant aussi stables vis-à-vis de la dégradation enzymatique et non-cytotoxiques, permettant ainsi d’envisager leur utilisation pour des applications biologiques. Des charges cationiques ont ensuite été introduites conduisant à trois nouvelles séries de foldamères amphipathiques. Des techniques de DSC et de RMN 19F ont révélé, pour l’une d’entre elles, la capacité à interagir avec des mimes de membranes. Enfin, la conception de dix foldamères fluorés candidats inhibiteurs de l’agrégation de la protéine amyloïde α-synucléine a été réalisée. Pour ce faire, les oligomères de proline ont été fonctionnalisés de façon rationnelle afin d’optimiser les interactions peptides-protéines
The term foldamer refers to any oligomer with the ability to fold into a conformationally stable structure in solution. Among them, peptide-based foldamers appear to be particularly interesting as a response to several issues raised by peptides in medicinal chemistry, such as their high flexibility and low in vivo stability. The structured nature of foldamers can therefore prove to be an asset in the development of new peptides of biological interest, able to interact with proteins or membranes (Cell Penetrating Peptides, CPPs or AntiMicrobial Peptides, AMPs). In particular, polyproline helix II (PPII) foldamers, although one of the most widespread secondary structures, are still less studied than α-helices and β-sheets, despite examples in the literature already showing their potential in the design of efficient CPPs and AMPs foldamers. In parallel, the integration of fluorine atoms into biologically active molecules has become a common approach in medicinal chemistry. This strategy is motivated by the unique properties of the fluorine atom, which can stabilize certain conformations, modulate hydrophobicity or be used as a 19F NMR probe, for example.The aim of this thesis work is to combine these two promising areas of medicinal chemistry by developing PPII-type fluorinated foldamers, which are still largely under-exploited for biological applications. Several series of fluorinated foldamers have been obtained. A first series of fully hydrophobic compounds demonstrated, through NMR, CD and X-ray diffraction analyses, that the incorporation of trifluoromethylated pseudoprolines, CF3ΨPro, within proline oligomers did not disrupt PPII helix structure. These fluorinated foldamers were found to be more hydrophobic than their non-fluorinated analogues, yet equally stable against enzymatic degradation and non-cytotoxic, enabling them to be considered for biological applications. Cationic charges were then introduced, leading to three new series of amphipathic foldamers. DSC and 19F NMR techniques revealed the ability of one series to interact with membrane mimetics. Finally, the design of ten fluorinated foldamers inhibiting the aggregation of the amyloid protein α-synuclein was carried out. To this end, proline oligomers were functionalized in a rational manner to optimize peptide-protein interactions

Les acides α-aminés non naturels forment une famille de composés incontournables pour la conception de peptidomimétiques. Plus précisément, l'utilisation du silicium comme isostère du carbone sur la chaîne latérale des acides α-aminés a été largement reportée dans la littérature, montrant alors l'importance d'une telle modification. En particulier, compte tenu du rôle fondamental que joue la proline dans la structuration des peptides, et des avantages que peut apporter le silicium, il nous a paru intéressant de nous centrer sur la silaproline. Après avoir mis au point une synthèse permettant la production de la silaproline à grande échelle, nous avons mis au point la préparation d'homopolypeptides de ce résidu particulier. Dans un premier temps des oligomères monodisperses de silaproline ont été synthétisés. L'étude structurale par RMN, CD et modélisation moléculaire a permis de confirmer la conformation préférentielle en hélice polyproline de type II (PPII). Ensuite la synthèse de polymères plus longs, obtenus par polymérisation de N-carboxyanhydrides a été développée. Ces nouveaux biopolymères ainsi préparés ont conduit à des mimes de PPII lipophiles. Enfin, une nouvelle voie de polymérisation, dans des conditions douces, par réaction d'esters, a été optimisée, permettant d'accéder facilement à des polypeptides
Unnatural α-amino acids form a family of essential compounds for the design of peptidomimetics. More specifically, the use of silicon as an isostere of carbon on the side chain of α-amino acids has been widely reported in the literature, while demonstrating the importance of this modification. In particular, the fundamental role of proline in peptide structures, and the advantage of the silicon, promoted us to focus on the silaproline.After the development of a gram scale synthesis of silaproline, we prepared homopolypeptides of this particular residue. Firstly, monodisperse silaproline oligomers were synthesized. The structural study by NMR, CD and molecular modeling confirmed the conformational preference for polyproline type II helix (PPII). Then longer polymers were obtained by polymerization of N-carboxyanhydrides. These new biopolymers were prepared, leading to more lipophilic PPII mimics.Finally, a new way of polymerization by reacting esters under mild conditions has been optimized for easy access to polypeptides

Ces travaux de thèse s'inscrivent dans un projet à long terme concernant le développement de nouvelles réactions de contraction de cycle originales afin d'accéder à des édifices moléculaires organisés à activités biologiques potentielles. Généralement découvertes de manière fortuite, les réactions de contraction de cycle sont des réarrangements offrant l'avantage de modifier rapidement le squelette des molécules et permettant donc un accès facile à des analogues structurels, une propriété intéressante et utile aussi bien en chimie de synthèse qu'en chimie médicinale. Dans cette optique, trois réactions de contraction de cycle différentes ainsi que leurs applications seront rapportées dans ce manuscrit. La première décrit la réactivité particulière des bis-Boc 2,5-dicétopipérazines (DKPs) en milieu basique et leur conversion en hydantoïnes, deux squelettes hétérocycliques d'intérêt pharmacologique. Ce nouveau réarrangement a été appliqué à différentes DKPs avec des rendements satisfaisants et de bons excès énantio- ou diastéréoiso-mériques. L'intérêt des bis-Boc DKPs en tant que plateforme de départ dans la construction de structures complexes a ensuite été démontré lors de l'obtention de spirolactames grâce à l'utilisation de la réaction de réarrangement transannulaire de lactames activés (TRAL) et la mise au point d'une stratégie de cyclisation rapide et efficace. Après dimérisation de ces bicycles, les études par dichroïsme circulaire, RMN et modélisation moléculaire ont mis en évidence un comportement similaire à celui d'hélices de polyproline II (PPII), des structures peptidiques secondaires largement impliquées dans les interactions protéine-protéine et dans des processus pathogènes. Afin de valider le potentiel de mimes de nos dimères, une fonctionnalisation de ces substrats s'est avérée nécessaire, qui a été en partie réalisée grâce à la découverte d'une nouvelle réaction de contraction de cycle. Effectuée à chaud dans plusieurs solvants et en présence d'un catalyseur de type triflate, ce réarrangement permet la conversion de quelques bicycles accolés en spirocycles avec de bons rendements. L'intérêt de ces travaux réside ainsi sur l'utilisation de 2,5-dicétopipérazines activées comme substrat de départ et démontre la gamme d'applications multiples des réactions de contraction de cycle.