Contribution à l’étude des relations structure-activité de l’urotensine II humaine (UIIh) et de l’urotensin II-related peptide (URP) : études pharmacologiques ex vivo et in vitro

Structure-activity relationships of human urotensin II (hUII) and urotensin II-related peptide (URP) : ex vivo and in vitro pharmacochemical studies.

• Auteur / Autrice : David Chatenet
• Direction : Marie-Christine Tonon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique et biologie cellulaire. Chimie médicinale et neurosciences
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Rouen

Mots clés

Mots clés contrôlés

Vasoconstriction

Aorte

Ligands (biochimie) -- Fixation

Résonance magnétique nucléaire

Protéine disulfure isomérase

Relations structure-activité

Peptides

Hormones peptidiques -- Récepteurs

Urotensine II

Mots clés libres

Modélisation moléculaire

Résumé

L’urotensine II (UII) et l’UII-related peptide (URP) sont des peptides cycliques vasoconstricteurs, ligands endogènes du GPR14. Dans ce travail, nous avons montré que l’immunoréactivité de type UII localisée dans les motoneurones spinaux humains correspond à un peptide mature de 11 aa, H-Glu-Thr-Pro-Asp-Cys-Phe-Trp-Lys-Tyr-Cys-Val-OH. Le blocage de l’extrémité N-terminale et l’amidation C-terminale n’altèrent pas l’activité contractile de l’UIIh sur des anneaux d’aorte de rat. Les Alascan et D-scan de l’UIIh-NH2 ainsi que la synthèse de peptides tronqués révèlent que l’octapeptide C-terminal UIIh(4-11) est le fragment minimal isoactif. La présence d’une chaîne latérale fonctionnalisée sur le résidu N-terminal de l’UIIh(4-11) n’est pas requise pour l’activité du peptide. En revanche, l’intégrité et l’orientation du pont disulfure sont des paramètres essentiels pour l’activité biologique de l’UIIh. La iodation de la Tyr6 de l’UIIh(4-11) potentialise l’effet vasoconstricteur du peptide. Des modifications en position 3 et 5, [Cha3]UIIh(4-11) et [4-amino-Phe5]UIIh(4-11), conduisent à des molécules aux propriétés antagonistes. Les résidus intracycliques de l’URP, qui présentent une conformation unique caractérisée par un coude -inversé, sont directement impliqués dans la liaison et l’activation du récepteur. Enfin, les analogues [D-Trp4]URP, [D-Tyr6]URP et [Orn5]URP se comportent comme des antagonistes du GPR14. L’ensemble de ces travaux démontre que 1) l’UIIh(4-11) est la séquence minimale active de l’UIIh sur le GPR14, 2) la iodation du résidu Tyr6 de l’UIIh(4-11) conduit à un agoniste 5 fois plus puissant que le peptide natif, 3) le remplacement des résidus Phe3 et Lys5 respectivement par un résidu cyclohexyl-Ala ou 4-amino-Phe, de même que l’inversion de configuration du C du Trp4 ou de la Tyr6 de l’URP constituent des voies d’accès à des antagonistes du GPR14 qui pourraient contribuer à la conception de nouvelles molécules anti-hypertensives à visée thérapeutique.

Urotensin II (UII) and UII-related peptide are the endogenous ligands of a G-protein coupled receptor named GPR14. In this work, we have shown, in human, that UII-immunoreactivity is located in human spinal motoneurons and that the UII precursor is processed to generate a mature peptide of 11 residues, H-Glu-Thr-Pro-Asp-Cys-Phe-Trp-Lys-Tyr-Cys-Val-OH. N-blocked and C-terminal amidated analogues exhibited the same vasocontractile activity as hUII. Alascan or D-scan of hUII-NH2 and the synthesis of truncated fragments indicated that the C-terminal octapeptide retains full biological activity. A functionalized side-chain is not required on the first residue of hUII(4-11) to maintain full activity. Conversely, the disulphide bridge and its orientation play a crucial role in the biological activity of hUII. Monoiodination of the Tyr6 residue of hUII(4-11) enhances the contractile potency of the peptide. Modification at position 3 and 5 generated compounds, [Cha3]hUII(4-11) and [4-amino-Phe5]hUII(4-11), able to inhibit the hUII-evoked contraction on rat aortic rings. Intracyclic residues of URP, which exhibit a single conformation characterized by an inverse -turn, play a crucial role in the biological activity of the peptide. Finally, [D-Trp4]URP, [Orn5]URP and [D-Tyr6]URP behave as antagonists of GPR14. In conclusion, structure-activity relationship studies have shown that 1) the C-terminal octapeptide hUII(4-11) is the minimal core sequence, 2) monoiodination of the Tyr6 residue of hUII(4-11) yielded to an agonist that was 5 times more potent than the native peptide, and 3) substitution of the Phe3 or the Lys5 residues with 4-amino-Phe or cyclohexyl-Ala, respectively, as well as substitution of the Trp4 and the Tyr6 residues of URP by their D-isomer open new ways for the synthesis of GPR14 antagonists which may contribute to the design of novel ligands of GPR14 with therapeutic value as anti-hypertensive drugs.