Développement de ligands de protéines par assemblage combinatoire autour d'un coeur de rheniumV : application à la cyclophiline hCyp-18

Development of novel strategy for the synthesis of organometallic compounds usable as protein ligands : application to the human cyclophilin hCyp-18

• Auteur / Autrice : Cécile Clavaud
• Direction : Christophe Dugave
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Biochimie
• Date : Soutenance en 2006
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Imagerie moléculaire

Chimie supramoléculaire

Complexe de rhenium

Mime de proline

Analogues de cystéine

Résumé

Cette thèse décrit une nouvelle stratégie pour le développement de composés organométalliques bioactifs, reposant sur l'assemblage combinatoire de sous-chimiothèques (A et B) indépendantes mais complémentaires et capables de coordiner un cœur métallique M, pour former des complexes A-M-B ligands potentiels de biomolécules. La coordination des métaux, bien adaptée à la production de diversité moléculaire est couramment utilisée en chimie médicinale, en médecine nucléaire diagnostique et thérapeutique. Parmi les éléments utilisables, le rhénium et le technétium sont des métaux de choix pour le développement notre stratégie d'assemblage en raison de leurs propriétés chimiques et radiochimiques et de l'analogie de structure de leurs complexes. Notre principal objectif à été de valider cette stratégie in vitro sur une protéine modèle, la cyclophiline hCyp-18 bien connue au laboratoire. C'est une peptidyl-prolyl isomérase reconnaissant principalement des ligands peptidiques ou pseudo-peptidiques, via deux sous-sites fonctionnellement indépendants liant d'une part le résidu proline (sous-site S1-S1') et d'autre part l'extrémité p-nitroanilide (sous-site S2'-S3') des peptides modèles. Nous avons donc développé puis validé in vitro une nouvelle stratégie de synthèse de ligands de protéines par assemblage combinatoire autour du cœur oxorhénium. Nous avons aussi sélectionné de nouveaux ligands de hCyp-18 présentant une meilleure affinité que le peptide de référence Suc-AAPF-pNA. A partir des chimiothèques de modules déjà préparées, nous avons également initié la sélection des ligands de hCyp-18 par chimie combinatoire dynamique.

This manuscript describes the development of a novel strategy for the synthesis of organometallic compounds usable as protein ligands, pharmacophores and tracers for molecular imaging through combinatorial assembly of independent modules. Each supramolecular entity is composed of two molecules A and B which are able to coordinate a metal core M in a complementary and unambiguous way to give a metal complex A-M-B. Among a wide variety of metal cores utilized in supramolecular chemistry and nuclear medicine, we selected the oxorhenium and oxotechnetium cores which feature similar interesting chemical and radiochemical properties. The main goal of this work was to validate the strategy in vitro using a model protein, the human cyclophilin hCyp-18, a peptidylprolyl isomerase (PPIases) implicated in numerous biological processes and diseases. Moreover, hCyp-18 possesses two functionally independent subsites which have been thoroughly characterized by NMR, X-ray crystallography and structure activity relationship studies. We developed novel metallated cyclophilin ligands through oxorhenium coordination of independent peptide moieties which reconstitute a canonic PPIase substrate, tetrapeptide Suc-AAPF-pNA. Assembly and biochemical screening of two libraries led to the selection of 2 complexes which exhibit affinities improved by one order of magnitude relative to the reference peptide. Moreover, a Cys-pNA oxorhenium coordinate devoid of proline analog displayed an interesting affinity for cyclophilin. We also initiated the evolutionary selection of cyclophilin ligands via a dynamic combinatorial chemistry.