Identification and development of new antimitotic molecules based on the synergistic effect of fragments

par Katarzyna Golebiowska

Thèse de doctorat en Chimie organique

Sous la direction de Charles Mioskowski.

Soutenue en 2005

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .

  • Titre traduit

    Identification et développement de nouvelles molécules antimitotiques basés sur l'effet synergiques de fragments


  • Résumé

    In vivo, les microtubules – les fibres constitutives du cytosquelette – résultent de l’assemblage longitudinal de 13 protofilaments parallèles par addition (ou polymérisation) des hétérodimères constitués de deux sous unités  et  de la tubuline. Ces sont des polymères dont l’équilibre dynamique avec les monomèrs, est crucial lors de la mitose et la division cellulaire. La perturbation ou le blocage de cette dynamique conduit généralement à la mort cellulaire. Dans le cadre de cette thèse, nous nous sommes intéressés à la découverte de nouveaux composés simples qui conduisent, comme les produits naturels complexes (le Taxol®, les épothilones, l’éleutherobine et le discodermolide) à la stabilisation des microtubules par inhibition de leur dépolymérisation. Pour réaliser notre objectif, nous avons dans un premier temps synthétisé une collection d’acides carboxyliques, fragments dérivés de l’épothilone, l’éleutherobine et d’autres hétérocycles non naturels, ainsi que différentes amines secondaires dans le but de constituer plusieurs librairies d’amides. Pour l’identification rapide des chimiothèques les plus actives nous avons développé et mis au point une stratégie de criblage et plusieurs déconvolutions ont permis d’identifier les structures des composés des mélanges responsables de la stabilisation des microtubules. L’observation d’un effet synergique entre deux molécules nous a permis ensuite d’optimiser la structure des molécules et de développer de nouveaux ligands plus actifs. Parallèlement à ces travaux nous avons également étudié la localisation du site de liaison des taxoides, et donc de nos molécules. Des études préliminaires réalisées avec du TaxAPU, un photoanalogue de Taxol® radiomarqué, et avec des microtubules sous forme cylindriques et sous forme de feuillets de zinc ont montré que les sous unités  de la tubuline sont marquées de façon similaire, dans un rapport de 30/70.


  • Résumé

    The key fibre components of the cytoskeleton, microtubules, are formed in vivo by the longitudinal assembly of 13 protofilaments via the addition (polymerisation) of heterodimers of α- and β- subunits of tubulin. They are hollow, tubular fibres whereby dynamic equilibrium is crucial for mitosis and cell division. The perturbation or arrest of their assembly/disassembly leads to cell apoptosis. During the course of this thesis, we were interested in the discovery of new, simple compounds via a fragment-based approach, that are similar to more complex, natural products such as Taxol®. These compounds stabilise the microtubules by inhibition of their disassembly. To realise our aim, we have initially synthesised a collection of different carboxylic acids and secondary amines, the fragments derived form epothilone, eleutherobin and other natural heterocycles that were used to build the libraries of amides. In order to evaluate the biological activity of the amide libraries, we have adopted the microtubule disassembly-based screening that allowed rapid identification of the most active library. Several deconvolutions led us to consequently identify the chemical structures of components being responsible for the stabilisation of microtubules. The observation of the synergistic effect between two active molecules led us to improve their chemical structures and to obtain the ligands with enhanced biological activity. In parallel to this work, we have focused on the first photoaffinity labeling studies of zinc-induced tubulin sheets that could potentially allow for the localisation of the taxoids binding site on microtubules. The preliminary results of the photoaffinity labeling of zinc-induced tubulin sheets and microtubules in the cylindrical form with [3H] TaxAPU, the Taxotere® photoanalogue, have showed that the α- and β-subunits of tubulin are labeled in both these forms in approximately the same ratio 30/70.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (394 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 371-394

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2005;4994
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