Academic literature on the topic 'Complexes récepteur-ligand – Analyse'

Les récepteurs nucléaires constituent une superfamille de facteurs de transcription activés par des ligands. L’objet de cette thèse est de concevoir de nouveaux principes actifs pour les cibles LXR et PPAR impliquées respectivement dans les troubles métaboliques tels que l’athérosclérose et le diabète de type II. L’étude structurale des données cristallographiques relatives à LXR a mis en évidence la flexibilité de sa poche de fixation des ligands : un mécanisme « d’Induce-Fit » permet une adaptation de la poche autour du ligand. Une seconde analyse sur des ligands dérivés de l’époxycholestérol a révélé l’importance de la nature de la fonction chimique du ligand en interaction avec l’hélice d’activation H12. Ces connaissances ont été exploitées dans le programme de recherche d’une nouvelle série chimique : la série Indoline. Ces ligands Indoline ont un profil d’activité agoniste prometteur sur LXRα et LXRβ et sont testés en phase pré-clinique. Notre étude sur la sélectivité LXR α/β a stimulé une étude de mutagénèse dirigée en vue de valider nos hypothèses sur le mécanisme de sélectivité des ligands Indolines et leurs positionnements dans la poche de fixation. Le récepteur PPAR existe sous trois différentes isoformes α, δ et γ. L’analyse de nombreuses structures tridimensionnelles a dévoilé une grande poche pour tous les complexes et un mode d’ancrage commun pour la majorité des ligands. Par ailleurs, la détermination de la structure PPARα en complexe avec l’acide fénofibrique montre une nouvelle occupation de la cavité jamais observée dans les autres structures PPAR. Basée sur ce positionnement original, la Relation Structure Activité des analogues structuraux de l’acide fénofibrique (spécifique de PPARα) a permis de comprendre la sélectivité de ces analogues vis-à-vis des trois isoformes PPAR et de mettre en évidence de nouveaux analogues ayant une activité agoniste plus puissante que l’acide fénofibrique. Certains de ces ligands présentent des profils d’activité mixte et pan PPAR. Enfin, une étude in silico combinée à des données cristallographiques dans une nouvelle série chimique nommée LFpetit a révélé des ligands avec un positionnement différent dans chacun des trois isoformes PPAR et des profils d’activité agoniste mixte ou pan. Certains dérivés LFpetit sont en tests pré-cliniques
Nuclear receptors constitute a superfamily of ligand-activated transcription factors. The aim of this work is to design new active compounds for the LXR and PPAR targets involved in metabolic disorders such as the atherosclerosis and the type II diabetes, respectively. The structural analysis of the crystallographic data related to LXR complexes highlights the flexibility of its ligand binding pocket: an Induced-Fit mechanism allows an adaptation of the pocket around the ligand. A second analysis on epoxycholesterol analogs revealed the importance of the ligand chemical function interacting with the activation helix H12. This knowledge was exploited in the research program of a new chemical series known as Indolines. This family of ligands have a promising agonistic activity profile on both LXRα and LXRβ and are tested in the pre-clinical trials. Our LXRα/β isoforms selectivity analysis stimulated a site-directed mutagenesis study in order to validate our hypothesis on the selectivity mechanism of the Indolines ligands and their positioning in the binding cavity. PPAR exists under three different isoforms named α, δ and γ. The analysis of the crystallographic 3D structures revealed in all complexes a large pocket and a common anchoring mode for the majority of the PPAR ligands. In addition, determination of the PPARα structure in complex with the fenofibric acid exhibits a new cavity occupation compared to the other PPAR structures. Based on this original positioning, the Structure Activity Relationship of the fenofibric acid structural analogs gives insights that help to understand the selectivity of these ligands against the three PPAR isoforms and hightlights novel analogs with increased potency compared to fenofibric acid. Some of these ligands present a dual or pan activity profiles against PPAR. In silico study combined with crystallographic data for a new chemical series named LFpetit revealed ligands with a different positioning in the three PPAR isoforms and with dual or pan activity profiles against PPAR. Some LFpetit derivatives are in pre-clinical trials

La vitamine A est un facteur nutritionnel qui est métabolisé en acide rétinoïque (RA). Au niveau moléculaire, la découverte des gènes codant pour les récepteurs de l'acide rétinoïque (RARs et RXRs) ont permis d'effectuer des progrès considérables dans la compréhension du mécanisme d'action de RA. Chaque classe de récepteur consiste en trois sous-types appelés [alpha], [beta] et [gamma] et leurs isoformes respectifs. [. . . ] Ce travail consistait à étudier le domaine de liaison (LBD) du récepteur humain de l'acide rétinoïque [alpha] (hRAR[alpha]) et plus particulièrement visait à répondre à trois questions : l)Y-a t-il une ou plusieurs cystéine(s) du hRAR[alpha]-LBD intervenant dans l'interaction récepteur-ligand ? 2)Y-a t-il un ou plusieurs résidu(s) arginine impliqué(s) dans cette interaction ? 3)Quelle est la région minimale du récepteur nécessaire pour garder l'interaction récepteur-ligand ? [. . . ]

Les schistosomiases représentent la deuxième endémie parasitaire mondiale après le paludisme avec 207 millions de personnes infectées et 600 millions d’individus exposés. L’existence d’une seule molécule efficace (le praziquantel) comme traitement, l’absence actuelle de vaccin et la crainte de l’apparition de résistances incitent à développer rapidement de nouvelles stratégies antiparasitaires. Une meilleure compréhension de la biologie du parasite et des interactions qu’il entretient avec son hôte est le premier pas vers l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques et/ou vaccinales. Les membres de la famille des récepteurs nucléaires semblent être des candidats d’étude idéaux, étant à la fois des acteurs centraux de nombreux processus physiologiques et leur activité pouvant être modulée par la liaison de petites molécules synthétiques au niveau de leur domaine de liaison du ligand (LBD). Ce travail de thèse a consisté à appliquer une approche de génomique structurale aux membres de la famille des récepteurs nucléaires de S. Mansoni pour aboutir, par l’étude expérimentale du LBD de 7 d’entre eux, à leur caractérisation en termes de ligand et de mécanisme d’action, et à la résolution de la toute première structure cristallographique d’un LBD de récepteur nucléaire de cet organisme, celui de SmRXR1 (homologue du récepteur des rétinoïdes X). Ces résultats d’une part suggèrent un subtil équilibre entre conservation de mécanisme d’action et développement d’autres mécanismes pour la régulation de la transcription et d’autre part ouvrent la voie à la conception de ligands de haute affinité comme outils exploratoires pour étudier le rôle physiologique de ces récepteurs
Schistosomiasis is a neglected disease caused by parasitic worms. Among human parasitic illnesses, it ranks second after malaria with more than 200 million people infected worldwide. Praziquantel is the only drug used to treat diagnosed people, no preventive drug or vaccine being available. Progressive emergence of praziquantel resistant strains is thought to become an additional threat for the populations at risk. These facts stress for the development of new therapeutic strategies. Scientific efforts to better understand the parasite’s biology and hostparasite interactions should contribute to the development of new drugs and/or vaccines. Recently, homologues of nuclear receptors – known in vertebrates and invertebrates to play key developmental and physiological functions – were found in schistosomes. Druggable for the most part, this class of receptors may represent interesting targets to fight schistosomiasis. The goal of my thesis work was to study with a genomic structural approach Schistosoma mansoni nuclear receptors (SmNRs) at the atomic level to get insights into : the natural modulators for several members of this family, the mechanism of action allowing signal transduction in cells and the druggability of SmNRs. The coding sequences of seven SmNRs were available in the laboratory and used for this study. With the determination of the first three-dimensional structure of the SmRXR1 ligand-binding domain (homologue 1 of the mammalian retinoid X receptor), this work unveiled interesting homologies and differences in the mechanism of action of SmNRs and paves the way towards the design of small molecules/modulators to be used as exploratory tools to dissect the physiological functions of SmNRs

De nombreuses études révèlent que le domaine de liaison au ligand de RXRα est très dynamique, même en présence d'un ligand agoniste. Nous avons utilisé les données expérimentales (HDX, RMN et X-ray) disponibles sur ce domaine pour mettre en place un protocole, basé sur la dynamique moléculaire accélérée, permettant d'explorer efficacement la dynamique conformationnelle du domaine de liaison au ligand de RXRα et de valider les ensembles conformationnels obtenus. Ce protocole a été appliqué pour analyser l'influence de la phosphorylation pSer260, située à proximité de la surface d'interaction avec les protéines coactivatrice et impliquée dans le développement de carcinomes hépatocellulaires, sur la structure de ce domaine et sa dynamique. Parallèlement, une méthode de réduction de la dimensionnalité a été développé afin d'analyser de longues trajectoires de dynamique moléculaire. Ainsi grâce à cette méthode, nous avons pu identifier plusieurs nouvelles conformations alternative stables du domaine de liaison au ligand de RXRα
Many studies reveal that the ligand binding domain of RXRα is very dynamic, still even in a presence of an agonist ligand. Therefore, the availability of experimental data (HDX, NMR and X-ray) on the domain was used as a leverage in order to set up a protocol, based on accelerated molecular dynamics, to explore its conformational dynamic and to validate it. This protocol was applied to understand the influence of the pSer260 phosphorylation, closed to the binding surface of coactivator proteins and implied in the hepatocellular carcinoma growth, on its structure and its dynamic. At the same time, a dimensional reduction method was developed to analyse long molecular dynamic trajectories. Thus, with this approach, we identified a couple of new alternative and stable conformations of the ligand binding domain of RXRα

Les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs en anglais) représentent la famille de récepteurs intégrales de membrane plus vaste dans la majorité des cellules eucaryotes. Ils jouent un rôle clé dans la transduction de signal, ainsi que la compréhension de leur mécanisme de signalisation représente une des questions principales dans la biologie d'aujourd'hui. Dans la caractérisation du paysage énergétique de ces récepteurs à l'échelle atomique, les structures cristallographiques publiées pendant la décennie dernière par cristallographie aux rayons X représentent la percée scientifique majeure et donnent une contribution fondamentale dans la biologie structurelle de GPCRS. Ces structures représentent un point de départ précieux dans la compréhension du mécanisme de transduction de signal, en plaçant des structures dans l'ensemble conformationnel de ces récepteurs le long du processus d'activation. Pour compléter ce cadre de structures statiques qui correspondent aux états à basse l'énergie et fortement peuplés, une caractérisation de l'ensemble conformationnel et des barrières cinétiques qui sont associées est un point nécessaire et fondamentale. À ce but nous proposons une approche innovant avec la finalité d'observer le paysage conformationnel dynamique des GPCR et étudier la modulation de ces récepteurs par des ligands et des lipides, qui sont connus pour jouer un rôle clé dans la structure et les fonctions des protéines de membrane (e.g.). Un des outilles le plus approprié pour explorer les barrières cinétiques de GPCR c'est la résonance magnétique nucléaire (RMN) en solution. Pour tirer profit au mieux de cette technique, nous avons utilisé des sondes marqués 13CH3 immergées dans un environnement perdeuteré, qui constitue le marquage isotopique le plus approprié en RMN pour examiner les paysages conformationnels des protéines de grosses dimensionnes ou des complexes de protéines. Nous avons choisi Escherichia coli comme système d'expression pour sa capacité de pousser dans des conditions très hostiles comme des solutions 100%-D2O. Pour surmonter les difficultés habituellement rencontrées lors de l'expression des GPCRs, nous avons appliqué un protocole innovant qui cible l'expression de GPCRs directement aux corps d'inclusion. Ceci permet la production des bonnes quantités de protéines (jusqu’à 6 mg/litres de culture de pur 13CH3-u-2H-GPCRs). Une fois purifié, le récepteur est foldé en amphipols et transféré ensuite à une double couche lipidique appelée nanometric lipid bilayer ou nanodisc (NLB). De façon très important, les mesures pharmacologiques quantitatives indiquent que les récepteurs incorporés dans des NLBs après ce protocole sont stables et entièrement actifs dans les conditions des expériences de NMR.Les investigations par RMN conduites sur le GPCR en NLB ont donné lieu à une résolution jamais obtenue dans le domaine, grâce à la biochimie finement accordée et à la perdeuteration du récepteur. Selon les données obtenues, notre récepteur modèle, le récepteur 2 pour le leukotriene B4 (BLT2), est capable d'explorer plusieurs conformations différentes, même dans l'état pas lié aux ligands, y compris l'état actif. Ce paysage conformationnel est également modulé par des ligands et des lipides. Dans le cas spécifiques, nous avons observé que un incrément dans le contenu de stérol dans la membrane modifie la distribution des différents états conformationnels du récepteur, en favorisant l'état actif, qui indique une régulation allosteric positif du stérol sur l'activation de ce récepteur, comme confirmé aussi par les mesures de liaison du GTP à la protéine G. Cette propriété du stérol est probablement importante pour le contrôle de mécanisme de signalisation de GPCRs
G protein-coupled receptors (GPCRs) are the largest family of integral membrane protein receptors present in most eukaryotic cells. They play a key role in signal transduction and understanding their signalling mechanism represents one of the main issues in biology today. In the characterization of the energy landscape of these receptors, at the atomic scale, X-ray crystal atomic structures published during the last decade represent the major breakthrough and contribution in the structural biology of GPCRs. They represent a precious starting point in the understanding of the mechanism of signal transduction by placing structures in the conformational ensemble of these receptors along the activation pathway. To complete these static snapshots that correspond to low energy and highly populated states, a characterization of the whole conformational ensemble and associated kinetic barriers is fundamental to complete the picture. To this aim we proposed an innovative approach to observe GPCRs dynamic conformational landscape and how it is modulated by ligands and lipids, that are known to play a key role in membrane protein structures and functions (e.g.). One of the most appropriate tool to explore GPCR kinetic barriers is solution state NMR. To do so, we used 13CH3 probes immersed in a perdeuterated environment, the most appropriate isotope-labelling scheme to investigate conformational landscapes of large proteins or protein complexes with this spectroscopy. We chose Escherichia coli as expression system for its ability to grow in very hostile conditions like 100%-D2O solutions. In order to overcome the usual expression issues concerning GPCRs, we applied an innovative protocol which targets the expression directly to inclusion bodies. This allows the production of high amounts of proteins (up to 6 mg/litre of culture of pure 13CH3-u-2H-GPCRs). Once purified, receptors are folded in amphipols and then transferred to nanometric lipid bilayers or nanodiscs. Importantly quantitative pharmacological measurements indicate that receptors embedded in NLBs following this protocol are stable and fully active in the conditions of the NMR experiments. NMR investigation of a GPCR in a NLB gave rise to a resolution never achieved in the field thanks to a fine tuned biochemistry and a perdeuteration of the receptor. According to our data, the prototypical receptor, the leukotriene B4 receptor (BLT2), is able to explore multiple different conformations, even in the unliganded state, including the active state. This conformational landscape is further modulated by ligands and lipids. In particular, we observed that an increment in the sterol content of the membrane modifies the distribution of the different conformational states of the receptor in favour of the active one, indicating a positive allosteric regulation of the sterol on the activation of this receptor, as confirmed by GTP-to-G protein binding measurements. This property of the sterol is likely important for the control of the signalling properties of GPCRs