Dissertations / Theses on the topic 'DYRK2'

There is an urgent need for the development of new therapeutic strategies for Alzheimer's disease (AD). The dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase-1A (Dyrk1a) is a protein kinase that phosphorylates the amyloid precursor protein (APP) and tau and thus represents a link between two key proteins involved in AD pathogenesis. Furthermore, Dyrk1a is upregulated in postmortem human brains, and high levels of Dyrk1a are associated with mental retardation. Here, we sought to determine the effects of Dyrk1 inhibition on AD-like pathology developed by 3xTg-AD mice, a widely used animal model of AD. We dosed 10-month-old 3xTg-AD and nontransgenic (NonTg) mice with a Dyrk1 inhibitor (Dyrk1-inh) or vehicle for eight weeks. During the last three weeks of treatment, we tested the mice in a battery of behavioral tests. The brains were then analyzed for the pathological markers of AD. We found that chronic Dyrk1 inhibition reversed cognitive deficits in 3xTg-AD mice. These effects were associated with a reduction in amyloid-beta (Ab) and tau pathology. Mechanistically, Dyrk1 inhibition reduced APP and insoluble tau phosphorylation. The reduction in APP phosphorylation increased its turnover and decreased Ab levels. These results suggest that targeting Dyrk1 could represent a new viable therapeutic approach for AD.

En 2015, on estime le nombre de nouveaux cas de cancer à plus de 385000 et le nombre de décès à 149500. Ces chiffres, plus élevés chez l'homme que chez la femme, connaissent ces dernières années une nette recrudescence chez les patients de sexe féminin. Globalement, la principale difficulté pour lutter contre les cancers se situe dans la capacité à les détecter avant qu'ils ne métastasent et dans les nombreux phénomènes de résistance aux traitements chimiothérapeutiques.De par son implication dans la croissance des cellules cancéreuses, le réseau vasculaire tumorale représente une cible intéressante ainsi qu'une alternative prometteuse aux traitements actuels. Ainsi, la classe de composés qualifiés de VDAs (pour « Vascular Disrupting Agents ») visent les cellules endothéliales ainsi que les péricytes, provoquant ainsi des phénomènes d'ischémie et de nécrose cellulaire. Un exemple de ce type de composés n'est autre que la Combrétastatine A-4 (ou CA-4), qui est un composé naturel extrait d'un arbuste sud-africain, le Combretum caffrum. Cette molécule a été pour la première fois étudiée par G.R. Pettit en 1989 qui a alors démontré qu'elle pouvait inhiber très efficacement la polymérisation des dimères α et β de tubuline en microtubules, résultant alors en la non-formation du cytosquelette, et l'apoptose de la cellule. Le développement de nouveaux analogues de la CA-4 s'avère crucial car ce composé dispose non seulement d'une solubilité réduite mais peut aussi être instable lorsqu'il est administré. Le travail effectué lors de cette thèse a donc consisté dans un premier temps en la synthèse de nouveaux dérivés de la CA-4 en remplaçant le noyau B par différents hétérocycles et en effectuant plusieurs pharmacomodulations ; ces derniers étant alors évalués pour leurs propriétés inhibitrices de la polymérisation de la tubuline et antiprolifératives. Avec plus de 24 millions de personnes touchées dans le monde, les pathologies neurodégénératives représentent un problème majeur de santé publique. Il est également très important de considérer l'incidence future de ces pathologies, et on estime à plus de 42 millions le nombre de personnes qui seraient atteintes par ce fléau d'ici à 2020. La famille des protéines kinases DYRK a fait l'objet ces dernières années d'une attention toute particulière de par son implication dans de nombreux phénomènes physiologiques et notamment au niveau des phases primaires du développement du système nerveux central. Plus spécifiquement, les kinases DYRK1A et DYRK1B ont été étudiées de par leurs implications dans de nombreux cancers (notamment le glioblastome) et certaines pathologies neurocérébrales. Le dérèglement de l'expression de ces protéines pourrait être la cause de retards mentaux, du développement de la maladie d'Alzheimer, de la trisomie 21, ainsi que de phénomènes de résistance. Nous avons identifié au sein de notre laboratoire une molécule inhibant ces 2 kinases. Initialement développé dans le but d'inhiber la protéine kinase CK2 (caséine kinase 2), notre composé a montré une activité inhibitrice et une sélectivité sur DYRK1A et DYRK1B. De par son activité, cette molécule est aujourd'hui notre composé « hit » et nous visons, à travers les travaux de cette thèse, la synthèse de multiples analogues dans le but d'améliorer l'activité initiale mais aussi sa spécificité sur DYRK1A ou sur DYRKB. Dans cette optique, nous avons réalisé différentes pharmacomodulations de nos composés dits « indénobenzo[b]thiophènes » et étudier les effets de tels composés sur DYRK1A, DYRK1B, DYRK2 mais aussi sur CK2. Ceci nous a permis d'affiner nos connaissances vis-à-vis des kinases de type DYRK et de sélectionner les molécules les plus prometteuses afin de (i) réaliser une étude autour de leurs caractéristiques physico-chimiques (Log P, solubilités dans différents solvants), (ii) d'analyser leurs comportements au niveau de la barrière hémato-encéphalique (BHE) et (iii) de réaliser des nano-encapsulations
Up to now, cancer is the second deadliest pathology in the World and is still considered as one of the most challenging public health issue. Globally, it has been assessed to be the main pathologic cause of death by the World Health Organization. This bad prognosis is partly due to the ability of cancer cells to give metastases but also to resistances phenomenon impeding drastically the effect of chemotherapeutic and radiotherapeutic treatments. As a consequence, there is currently a critical lack of effective treatments which would completely eradicate tumor cells, with minimal side effects. In spite of some difficulties in this competitive research area, the discovery of cancer therapeutics remains stimulating and we aim to achieve the synthesis of novel anticancer agents.Given its pivotal role in tumor growth and survival, the tumor vasculature represents an attractive target for anticancer therapy. Apart from angiogenesis inhibitors that compromise the formation of new blood vessels, the class of vascular disrupting agents (VDAs) targets endothelial cells and pericytes of the already established tumor vasculature, resulting in tumor ischemia and necrosis. A striking example of VDA is the combretastatin A-4, also known as CA-4, which was originally isolated from the bark of the South African willow tree Combretum caffrum by the American scientist G.R. Pettit in 1989. These products demonstrated to be efficient against a wide array of cancers such as breast, colon, lung or ovarian cell lines. New CA-4 analogs containing different heterocycles instead of the hydroxymethoxy substituted pharmacomodulable B ring were prepared and evaluated for their in cellulo tubulin polymerization inhibition and antiproliferative activities. In the other hand, tumor cell survival is a complex process which remains poorly understood. As part of the survival machinery, chemoresistances and DNA repairs are central elements regulated by a prosurvival/proapoptotic signal balance. Protein kinases are known to be directly involved in this signal transmission through molecular interactions. As such, DYRK kinases and most specifically DYRK1A/1B, were part of numerous recent studies due to their involvement in cancer and other pathologies. DYRK1B (also called Mirk kinase) is an ubiquitous kinase which was proved to be over-expressed in many cancers such as pancreatic, ovarian or colon. Its involvement as a regulator of DNA repair and tumor cell survival was assessed, phosphorylating specifically serine, threonine and tyrosine residues. Also, another closely related isoform known as DYRK1A, was mapped in the Down syndrome critical region located itself on chromosome 21. Interestingly, this kinase was not only uncovered to play a fundamental role in glioblastomas survival but was also associated with abnormal brain development in early stages and mental retardations. Particularly, DYRK1A was found to hyperphosphorylate microtubule-associated tau protein, resulting into genesis of neurofibrillary tangles. As a consequence, DYRK1A has become one of the most targeted proteins in order to improve cognitive impairment of patients suffering from Down syndrome or Alzheimer’s disease. Initially designed to target protein kinase CK2, one of our molecules was also tested on DYRK kinases. This compound exhibited a strong activity against DYRK1A/DYRK1B whilst being inactive on other protein kinases. Consequently, it was considered as our hit compound and (i) we synthetized derivatives as dual or single inhibitors of DYRK1A/DYRK1B, (ii) evaluated their biological activities (with emphasis on the blood brain barrier), and (iii) finally synthesized nanoparticles loaded with our inhibitors

Les DYRKs (dual specificity, tyrosine phosphorylation regulated Kinases) et CLKs (cdc2-like kinases) sont deux familles de kinases du groupe CMGC. Elles sont impliquées dans le développement de la maladie d'Alzheimer et de la trisomie 21. Nous présentons ici une optimisation et une caractérisation biologique détaillée des Leucettines, une famille d’inhibiteurs pharmacologiques de DYRKs/CLKs dérivés de la Leucettamine B, un alcaloïde extrait d'une éponge marine. Nous avons étudié la relation structure/activité de cette classe d'inhibiteurs sur un ensemble de réponses biologiques. Afin d'étudier les cibles potentielles de ces inhibiteurs, nous avons mis en œuvre une méthode de chromatographie d’affinité. La sélectivité de la Leucettine L41, sélectionnée comme représentative des Leucettines, a été étudiée par des essais d'activité et d'interaction de kinases recombinantes in vitro, et des tests de chromatographie d'affinité (Leucettines immobilisées sur billes d'agarose, compétition sur billes d’inhibiteurs non sélectifs). Des approches transcriptomiques et protéomiques ont été utilisées afin de mieux comprendre le mécanisme d'action cellulaire de la Leucettine L41. Ces approches ont confirmé la sélectivité de la Leucettine L41 pour DYRKs et CLKs mais aussi révélé l’existence de cibles secondaires intéressantes. La Leucettine L41 module l'épissage alternatif de pré-ARNm. Elle présente des propriétés neuroprotectrices vis-à-vis de la mort cellulaire induite par le glutamate. Les Leucettines méritent un développement en tant qu'agents thérapeutiques potentiels pour le traitement de la maladie d'Alzheimer et de la trisomie 21
DYRKs (dual specificity, tyrosine phosphorylation regulated kinases) and CLKs (cdc2-like kinases) are two families of kinases belonging to the CMGC group. They are involved in the development of Alzheimer's disease and Down syndrome. We here present the optimization and a detailed biological characterization of Leucettines, a family of pharmacological inhibitors of DYRKs/CLKs derived from Leucettamine B, an alkaloid produced by a marine sponge. We studied the structure/activity relationship of this class of inhibitors on a set of biological responses. To investigate potential targets of these inhibitors, we implemented an affinity chromatography method. The selectivity of Leucettine L41, selected as a representative Leucettine, was studied by in vitro activity and interaction assays of recombinant kinases and affinity chromatography approaches (Leucettines immobilized on agarose beads, competition on non-selective inhibitors). Transcriptomics and proteomics approaches were used to better understand the cellular mechanism of action of Leucettine L41. These approaches confirmed the selectivity of Leucettine L41 for DYRKs and CLKs but also revealed the existence of interesting secondary targets. Leucettine L41 modulates alternative splicing of pre-mRNAs. It displays neuroprotective properties towards glutamate-induced cell death. Leucettines deserve further development as potential therapeutic agents for the treatment of Alzheimer's disease and Down syndrome

PolyHistidine repeats and DYRK1A: from the localization to the function
El principal objectiu d'aquesta tesi ha estat el d'esbrinar noves funcions de la proteína quinasa DYRK1A en el nucli cel.lular. Donat que el domini de repetició d'histidines de DYRK1A dirigeix la proteína al compartiment d'speckles nuclears, aquesta propietat ha estat utilitzada per adreçar aquesta pregunta. Els resultats obtinguts en aquesta tesi han permès proposar els homopolímers d'histidina com una nova i general senyal de localització a speckles nuclears. Proteïnes amb segments de polihistidines, la majoria d'elles factors de transcripció, mostren un comportament intranuclear dinàmic, compatible amb un model en el quèl diferents dominis d'interacció competeixen entre ells pel reclutament de la proteína a diferents subcompartiments nuclears. El mecanisme molecular que media l'acumulació a speckles de les proteïnes amb polihistines s'ha estudiat utilitzant DYRK1A com a model. Els resultats obtinguts exclouen la unió a l'RNA com a mecanisme de reclutament i concloure que, aquest, ocorre mitjançant la interacció amb proteïnes residents. S'han identificat dues noves proteïnes interactores per a DYRK1A, l'RNA polimerasa II i el factor de transcripció Brn-3b. La fosforilació de DYRK1A sobre el domini C-terminal o CTD de l'RNA polimerasa II suggereix una funció directa de la quinasa en el procés de transcripció o del seu acoblament al processament d'RNAs missatgers. La fosforilació de DYRK1A sobre el domini d'activació de Brn-3b sembla regular positivament l'activitat transcripcional d'aquest factor. Aquests resultats indiquen una funció activa de DYRK1A en la regulació de la transcripció gènica, tant directament sobre la maquinària transcripcional com indirectament, modulant l'activitat de factors de transcripció.
PolyHistidine repeats and DYRK1A: from the localization to the function
The main objective of this thesis work has been to identify new roles for the protein kinase DYRK1A in the cell nucleus. Given that a histidine repeat in DYRK1A targets the protein to the nuclear speckle compartment, this property has been used as a tool to approach the question. The results obtained in this thesis work have allowed proposing homopolymeric histidine runs as a novel and general nuclear speckle-directing signal. Proteins with polyHistidine segments, mostly transcription factors, present a dynamic intranuclear behaviour compatible with a model in which distinct interacting domains compete for recruiting elements within the nucleus. The molecular mechanisms that mediate speckle accumulation have been studied in DYRK1A as a model system. The results allow excluding RNA binding as the recruiting mechanism and concluding that targeting is mediated by interaction with speckle-resident proteins. Two novel DYRK1A interactors have been identified during the study, the RNA polymerase II and the transcription factor Brn-3b. DYRK1A phosphorylation of the C-terminal domain or CTD of the RNA polymerase II suggests a direct role of DYRK1A on transcription or coupling of transcription with RNA processing. DYRK1A phosphorylation of Brn-3b within its activation domain seems to positively regulate Brn-3b transcriptional activity. These results confirm an active role for DYRK1A in gene transcription regulation both direct on the transcriptional machinery and indirect by modulating the activity of transcription factors.

Dans le cadre d'une collaboration entre l'Institut Malgache de Recherches Appliquées et l'Institut de Chimie des Substances Naturelles pour la recherche de nouvelles molécules bioactives, l'étude phytochimique de trois plantes endémiques de Madagascar a été entreprise. Ces plantes ont été sélectionnées pour leurs activités biologiques : Apodocephala pauciflora (Asteraceae) plante cytotoxique sur la lignée cellulaire KB, Carphalea madagascariensis (Rubiaceae), plante inhibitrice de l'activité de la protéine kinase DyrK 1A et Garcinia verrucosa subsp. Orientalis (Clusiaceae), plante cytotoxique sur la lignée cellulaire P388. Le fractionnement bioguidé des extraits acétate d'éthyle de différentes parties de ces plantes a conduit à la caractérisation de 24 composés dont 8 nouveaux appartenant à la famille des sesquiterpènes lactones de type hélénanolide, des triterpènes de type 3,4-seco-dammarane, et un phloroglucinol polyisoprénylé. L'activité initialement observée pour ces extraits a été retrouvée dans la plupart des molécules isolées
As part of collaboration between the Institut Malgache de Recherches Appliquées and the Institut de Chimie des Substances Naturelles in the search for new bioactive molecules, the phytochemical study of three endemic plants from Madagascar was undertaken. These plants were selected for their biological activities : Apodocephala pauciflora (Asteraceae), a cytotoxic plant on KB cell line, Carphalea madagascariensis (Rubiaceae), an inhibitor of the activity of Dyrk 1A protein kinase and Garcinia verrucosa subsp. Orientalis (Clusiaceae) a cytotoxic plant on P388 cell line. Bioguided fractionation of ethyl acetate extracts from different parts of the plants led to the characterisation of 24 compounds belonging to the helenanolide-type sesquiterpene lactones family, 3,4-secodammarane type triterpenes family, and a polyisoprenylated phloroglucinol. Among them 8 are new compounds. The initial activity observed for these extracts was found in most of the isolated molecules

Depuis la mise sur le marché de l'imatinib (ou Gleevec®), les protéines kinases sont devenues des cibles thérapeutiques privilégiées dans le traitement de multiples pathologies. Parmi les huit groupes de protéines kinases, le groupe CMGC contient 61 kinases sérine-thréonine, dont les CDKs (cyclin-dependent kinases), les GSK3 (glycogen synthase kinase 3), les CLKs (Cdc2-like kinases) ou encore les DYRKs (dual specificity,tyrosine phosphorylation-regulated kinases). Néanmoins, l'un des défis majeurs dans le développement d'inhibiteurs de kinases reste la sélectivité vis-à-vis des autres protéines kinases car la majorité de ces composés se place dans la poche ATP, site commun à toutes ces protéines. L'objectif de notre équipe est de synthétiser de nouveaux inhibiteurs sélectifs des protéines kinases du groupe CMGC. Dans cette présentation, nous décrirons la synthèse, l'évaluation des relations structure-activité et l'optimisation de la sélectivité de trois séries d'inhibiteurs hétérocycliques. A partir de l'inhibiteur N-&-N1 (GP0210) développé dans notre laboratoire et actuellement en phase préclinique, la synthèse et l'évaluation biologique d'une nouvelle chimiothèque de pyrazolo[1,5-a]triazines ont permis d'identifier deux séries de composés responsables de l'inhibition d'une part de CDKs et d'autre part de GSK3. Sur la base du composé AT7519, inhibiteur de CDKs et GSK3 actuellement en phase clinique en oncologie, nous avons découvert de nouveaux pyrazole-3-carboxamides, inhibiteurs sélectifs de GSK3 avec de nouvelles indications thérapeutiques. Enfin, nous avons préparé des dérivés de la famille des mériolines, inhibiteurs non sélectifs de protéines kinases, présentant des activités d'inhibition nanomolaires sur les kinases CLKs et une sélectivité vis-à-vis des autres protéines kinases du groupe CMGC, en particulier les DYRKs. Ce dernier résultat n'avait jamais été observé jusqu'à ce jour
Since the approval of imatinib (or Gleevec®), protein kinases have become major targets for the treatment of several pathologies (cancer, neurodegenerative diseases,…). Among the eight existing groups of protein kinases, the CMGC group consists of 61 serine-threonine kinases classified as CDKs (cyclin-dependent kinases), GSK3 (glycogen synthase kinases), CLKs (Cdc2-like kinases), DYRKs (dual specificity, tyrosine phosphorylationregulated kinases) or other sub-families. Nevertheless a major challenge remains concerning the development of kinase-modulating small molecules: the selectivity of these new inhibitors, which generally bind in the ATPbinding pocket, a common site for all protein kinases. Our team aims at synthesizing original and selective inhibitors of CMGC kinases. In this presentation, we are introducing the synthesis, the evaluation of the structure-activity relationships and the optimization of the selectivity of three series of heterocyclic inhibitors, targeting CMGC protein kinases. Based on N-&-N1 (GP0210), an inhibitor developed in the laboratory and currently in preclinical trials, the synthesis and the biological evaluation of a library of pyrazolo[1,5-a]triazines led to the identification of two series of compounds which inhibit CDK on the one hand and GSK3 on the other hand. From AT7519, a CDK and GSK3 inhibitor currently in phase II clinical trials in oncology, we synthesized new pyrazole-3-carboxamides, which are selective GSK3 inhibitors and may have different therapeutical applications. Finally we prepared derivatives of meriolines, CDK inhibitors that have been previously developed in our laboratory. These new compounds inhibit CLKs on the nanomolar scale and are selective against other CMGC kinases, especially against DYRKs. This last result has never been obtained so far

El gen DYRK1A es troba situat en una regió del cromosoma 21 humà que s'ha associat a alteracions en el neurodesenvolupament. Aquest treball mostra com canvis en la dosis gènica de Dyrk1A en el ratolí causen una alteració en la cel.lularitat de les capes internes de la retina i provoquen alteracions funcionals severes. A més a més, la sobreexpressió de Dyrk1A és la única responsable de les alteracions en la retina dels animals Ts65Dn, un model murí de Síndrome de Down. El control de la mort cel.lular programada és fonamental pel correcte desenvolupament del sistema nerviós central. Aquest treball demostra que la proteïna quinasa DYRK1A és un regulador negatiu de la via intrínseca d'apoptosis durant el desenvolupament de la retina. DYRK1A no afecta la proliferació o especificació de les cèl.lules progenitores, sinó que regula el nombre de cèl.lules que moren per apoptosis. La caspasa-9 és un nou substracte de DYRK1A, i la fosforilació de la caspasa al residu treonina 125 per DYRK1A protegeix les cèl.lules de la retina de la mort apoptòtica. Aquestes dades suggereixen un model en el qual una desregulació de la resposta apoptòtica en neurones en diferenciació podria participar en la neuropatologia de malalties que pesenten una alteració en la dosis gènica de DYRK1A.
DYRK1A is located in a region of human chromosome 21 (HSA21) that has been associated to the neurodevelopmental impairments shown by individuals with HSA21 aneuploidies. This work shows changes in Dyrk1A gene dosage in the mouse strongly alter the cellularity in inner retina layers and results in severe functional alterations. Moreover, overexpression of Dyrk1A is solely responsible for the retina alterations shown by Ts65Dn mice, a mouse model for Down syndrome. The precise regulation of programmed cell death is critical for the normal development of the nervous system. This work demonstrates that DYRK1A protein kinase is a negative regulator of the intrinsic apoptotic pathway in the developing retina. DYRK1A does not affect the proliferation or specification of retina progenitor cells, but rather regulates the number of cells that die by apoptosis. Caspase-9 is a novel DYRK1A substrate, and the phosphorylation on caspase-9 at threonine residue 125 by DYRK1A protects retina cells from apoptotic cell death. This data suggests a model in which dysregulation of the apoptotic response in differentiating neurons participates in the neuropathology of diseases that display DYRK1A gene dosage imbalance effects.

Les effets du dérèglement de l’expression des protéines kinases DYRK (Dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase) et plus particulièrement de DYRK1A sont étudiées dans le cas des maladies neurodégénératives (maladie d’Alzheimer, syndrome de Down) et celui de certains cancers. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans la continuité des acquis du laboratoire et des résultats des évaluations de l’activité inhibitrice obtenus sur les thiazolo[5,4-f]quinazolines et les thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones. L’objectif principal est la modulation du groupement en position C2 des thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones en faisant varier la taille et la nature des substituants afin de former des inhibiteurs potentiels sélectifs de DYRK1A. Le premier chapitre de ce manuscrit concerne l’addition de nucléophiles originaux tels que des acides aminés sur la fonction nitrile en position C2 de la 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-one. Le second chapitre décrit l’optimisation de la synthèse des thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones ainsi que l’arylation directe ces motifs. La réaction de débenzylation des dérivés C2-arylés et la fonctionnalisation par C–H alcénylation de la 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-one sont aussi décrites dans cette partie. Le troisième chapitre concerne l’évaluation de l’activité biologique de la plupart des composés synthétisés au cours de ces travaux, révélant le FC162 en tant qu’inhibiteur de DYRK1A. Ces résultats ont conduit à la modulation en position C2 de motifs plus simples : les benzo[d]thiazoles, permettant d’étudier la régiosélectivité du 6-aminobenzo[d]thiazole-2,7-dicarbonitrile et l’arylation directe de ces dérivés bicycliques
The effects of expression modulation of protein kinases DYRK (Dual-specificity tyrosine phosphorylation-regulated kinase) and especially of DYRK1A are characterized in a variety of diseases including neurodegenerative diseases (Alzheimer’s disease or Down syndrome) and cancers. This thesis deals with our laboratory knowledge and previous results obtained with thiazolo[5,4-f]quinazolines and thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones and their activity. The main part of this thesis is focused on the C2-modulation of thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones to synthesize potent DYRK1A inhibitors. The first chapter of this manuscript describes the addition of nucleophiles such as amino acids at the C2-function of 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones. The second chapter is focused on the optimization of the thiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-ones synthesis and their C–H arylation. Deprotection of C2-arylated products and C–H alkenylation approach of 8-benzylthiazolo[5,4-f]quinazolin-9(8H)-one are also described. The third chapter deals with the inhibitory activity evaluation of most of the compounds prepared along this work shown FC162 as DYRK1A inhibitor. These results led to C2 modulation of simpler structures such as benzo[d]thiazoles by studying the C–H arylation of these bicyclic derivatives

Lors du screening de composés du ‘human chemical exposome’, les herbicides triazines et les insecticides pyrazoles, notamment le fipronil, ont révélé leur capacité à induire la production de peptides amyloïde β -42 et -43. Ayant tendance à s’agréger en oligomères puis en plaques, ils sont une caractéristique de la maladie d’Alzheimer (MA). Cette découverte informe sur le danger potentiel de ces produits et apporte des outils pour décrypter les mécanismes menant à l’altération du rapport des différentes formes d’amyloïdes. Par ailleurs, la dérégulation de DYRK1A, impliquée dans la trisomie 21, affecte aussi ces peptides amyloïdes, ainsi que la protéine Tau qui est alors hyperphosphorylée et a tendance à s’agréger en enchevêtrements neurofibillaires, une autre caractéristique de la MA. Ce même effet sur Tau est observé avec CDK5 dans la MA, les AVC et les traumatismes crâniens. Le développement d’inhibiteurs pharmacologiques spécifiques de ces deux kinases est donc un enjeu pour ManRos Therapeutics
In the screening of ‘human chemical exposome’ compounds, triazine herbicides and pyrazole insecticides, especially fipronil, have shown their ability to induce β-amyloid -42 and -43 peptide production. As they tend to aggregate into oligomers then into plaques, they are a characteristic of Alzheimer's disease (AD). This discovery informs about the potential danger of these products and provides tools to decipher the mechanisms leading to the alteration of the ratio of the different forms of amyloid.Moreover, dysregulation of DYRK1A, involved in trisomy 21, also affects these amyloid peptides, as well as the Tau protein which is then hyperphosphorylated and tends to aggregate into neurofibillar tangles, another characteristic of AD. This same effect on Tau is observed with CDK5 in AD, stroke and brain injury. The development of specific pharmacological inhibitors of these two kinases is therefore an issue for ManRos Therapeutics

Depuis plus d’un siècle, la chimie hétérocyclique représente l’un des plus vastes domaines de recherche en chimie organique. En particulier, les hétérocycles bicycliques fusionnés à 5 chaînons, contenant à la fois des atomes de soufre et d’azote, présentent, de par leur rareté et leur potentiel biologique, un champ d’intérêt croissant pour les équipes de recherche et développement académiques ou des entreprises pharmaceutiques. Parmi les nombreux composés bicycliques [5-5], notre étude s’est focalisée sur le noyau imidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazole décrit sporadiquement dans la littérature et pour lequel les voies d’accès actuelles ne se limitent qu’à une seule méthode faisant intervenir une étape de cyclisation et des conditions drastiques. Ce verrou entraine inéluctablement une faible diversité fonctionnelle autour de cet hétérocycle, restreignant ainsi les domaines d’applications notamment biologiques. Afin de pallier à cette problématique, nous avons initié une étude de la réactivité de chacune des trois positions fonctionnalisables du bicycle imidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazole, développant ainsi diverses réactions pallado-catalysées (Suzuki-Miyaura, CH-arylation, Buchwald-Hartwig), de substitution nucléophile aromatique et de Pictet-Spengler. L’étude des propriétés biologiques des différents composés synthétisés et hautement valorisables durant ces travaux a abouti à la découverte de deux séries de molécules inhibant sélectivement les kinases DYRK-1A et CLK-1, deux protéines d’intérêt dans le traitement des affections du système nerveux central (neuropathies, Alzheimer…)
For more than a century, heterocyclic chemistry is one of the largest area in organic chemistry research. In particular, because of their rarity and their biological potential, [5-5] fused ring heterocycles containing both sulfur and nitrogen atoms are a large area of interest for both academic and industrial research and development teams. Among these numerous [5-5] bicycles, our study is focused on imidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazole scaffold, which is quite few described in the literature and whose pathways are limited to almost one method involving a cyclisation step and drastic conditions. This lock leads inevitably to low functional diversity around this heterocycle, thus restricting its applications, including biological. In order to overcome this problematic, we then initiated the reactivity study of each three positions of the bicycle imidazo[2,1-b][1,3,4]thiadiazole, developing thereby several palladium couplings (Suzuki-Miyaura, direct arylation, Buchwald-Hartwig), as well as aromatic nucleophilic substitution and Pictet-Spengler reaction. The study of the biological properties of the different compounds synthesized in this work and highly valuable led to the discovery of two series of molecules, inhibiting selectively DYRK-1A and CLK-1, two kinases of interest in the treatment of dysfunction of central nervous system (neuropathies, Alzheimer…)

La phosphorylation des protéines par les kinases est l’une plus importantes modification post-traductionnelle dans les processus cellulaires tels que la division, la différenciation, la prolifération et l’apoptose. Due à leur rôle clef, un dérèglement des protéines kinases peut entrainer de nombreuses pathologies proliférative telles que le cancer et non prolifératives telles que les maladies neurodégénératives. Le travail de thèse s’est construit autour de 2 séries d’inhibiteurs de protéine kinases comportant les noyaux imidazo[1,2-b]pyridazine et imidazo[4,5-b]pyridine. L’objectif est d’inhiber sélectivement les protéines kinases choisies, pour leurs implications dans les pathologies visées au laboratoire. Les imidazo[1,2-b]pyridazines ont été préparées pour identifier des inhibiteurs de CLK1 et DYRK1A, cibles potentielles dans la maladie d’Alzheimer. Parmi les imidazo[1,2-b]pyridazines synthétisées, plusieurs molécules se sont révélées particulièrement sélectives de DYRKs et CLKs, avec des IC50 < 100 nM. Une relation structure-activité basée sur la synthèse de 70 molécules, a permis de dégager des éléments structuraux de la sélectivité des molécules. L’évaluation des produits a également été portée sur les kinases de parasites. Il a ainsi été possible d’identifier quelques inhibiteurs actifs sur PfCLK1. La seconde partie de cette thèse avait pour objectif l’optimisation du protocole de synthèse imidazo[4,5-b]pyridines, analogue de la roscovitine. Des dérivés s’étaient révélés capables d’inhiber la formation de kystes, dans un modèle cellulaire de polykystose rénale. Une synthèse en sept étapes a conduit à plusieurs grammes d’imidazo[4,5-b]pyridine 3,5,7 trisubstitués, qui sont ainsi disponibles pour l’évaluation in vivo
Phosphorylation by protein kinases is one of the most important post-translational modification in cellular processes such as division, differentiation, proliferation and apoptosis. Kinase deregulation is associated with numerous diseases such as cancer or neurodegenerative diseases. Imidazo[1,2-b]pyridazine and imidazo[4,5-b]pyridine were prepared to inhibit protein kinases involved in diseases targeted in the laboratory. The imidazo[1,2-b]pyridazines were synthesized to identify inhibitors of CLK1 and DYRK1A, potential targets in Alzheimer's disease. Among the imidazo[1,2-b]pyridazines synthesized, several molecules were found selective of DYRKs and CLKs, with IC50 < 100 nM. A structure-activity relationship based on the synthesis of 70 molecules, led to the identification of the structural bases of the selectivity. Products were also evaluated against parasite kinases. It was possible to identify some highly potent inhibitors on PfCLK1. The aim of second part of this thesis was to optimize the synthetic process to obtain imidazo[4,5-b]pyridines, which are close analogues of roscovitine. Derivatives had proved capable of inhibiting the formation of cysts in a cellular model of polycystic kidney disease. A seven-step synthesis has led to several grams of 3,5,7-trisubstituted imidazo[4,5-b]pyridine which is now available for evaluation in vivo

碩士
國立中央大學
生命科學研究所
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Light provides an important environmental cue regulating plant growth and development. Light perception is mediated by the action of several photoreceptors. The signal transduction and light responses in higher plants involve the regulation of differential gene expression. Considerable amount of efforts have been put in the studies of light-mediated signaling pathway in plants. DNA microarray technology serves as a powerful approach in addition to the biochemical and genetic methods in identifying novel molecular components in light signaling pathway. After analyzing microarray, we choose a gene encoding WD-containing protein, termed LWD1, which is clearly up-regulated in response to light treatment and is dramatically down-regulated in dark-treated Arabidopsis leaves. Similar to other WD-containing proteins, LWD1 could function in interacting or coordinating multiple protein partners responsible for proper signal transduction. Via yeast two-hybrid, preliminary data reveal strong protein-protein interaction between LWD1 and AtYak1. AtYak1 is the first DYRK（dual specificity Yak1-related protein kinase）family member identified in plants and exists as a single copy gene in Arabidopsis. In this thesis, I will report the initial efforts in characterizing the biological properties and functions of AtYak1. Results suggest that AtYak1 is a putative transcriptional activator. Subcellular localization of AtYak1 is analyzed by generating a AtYak1-GFP translational fusion protein for protoplast transient assay. AtYak1-GFP is observed both in the cytoplasm and in the nucleus. Real time RT-PCR was employed to study the expression pattern of AtYAK1 in various tissues of Arabidopsis, including rosette leaves, flowers, silique, and roots. Results show that AtYak1 is expressed ubiquitously but predominantly in roots. Furthermore, to gain more insights on the biological functions of AtYak1, we obtained AtYak1 T-DNA insertion lines and transgenic Arabidopsis overexpressing AtYak1. Phenotype comparison between wild type and AtYak1 mutant Arabidopsis indicate that AtYak1 may involve in leaf differentiation and development.