Design and synthesis of new peptidomimetics as potential inhibitors of HIV-1 protease

par Roberto Fanelli

Thèse de doctorat en Chimie médicale

Sous la direction de Maria Luisa Gelmi et de Sandrine Ongeri.

Soutenue en 2010

à l'Université de Paris-Sud. Faculté de pharmacie (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine) en cotutelle avec l'Università degli studi di Milano .

  • Titre traduit

    Conception et synthèse de nouveaux peptidomimétiques potentiels inhibiteurs de la protéase du VIH-1


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    La protéase du VIH est responsable de la transformation post-traductionnelle des polyprotéines virales et, par conséquence, de la production de protéines structurales et fonctionnelles. Pour cette raison elle représente une cible importante pour le traitement du SIDA. La protéase du VIH-1 est une aspartyl-protéase qui n’est active que sous sa forme homodimérique. Chaque chaîne est constituée de 99 acides aminés et le site actif se situe à l’interface entre les deux unités monomériques. Les inhibiteurs de la protéase actuellement disponibles dans le commerce ont comme cible ce site actif, mais les mutations qui peuvent être présentes, soit à l’intérieur qu’à l’extérieur de celui-ci, peuvent entraîner l’apparition de phénomènes de résistance vis-à-vis de ces composés. L’objectif de ce travail de thèse a été le développement et la synthèse de peptides et de peptidomimétiques comme potentiels inhibiteurs de la protéase, capables de contourner la résistance et de constituer ainsi une alternative aux inhibiteurs du site actif. Deux approches différentes ont été suivies. La première approche, décrite au chapitre 2, s’intéresse au repliement du monomère de la protéase. Ce mécanisme suit une succession hiérarchique d’événements à partir de la formation de structures nommées LES (Local Elementary Structure) qui contiennent une séquence d’acides aminés hautement conservée. L’interaction entre deux LES complémentaires représente la première étape du mécanisme. Puisque ces LES ont un rôle si important pour la protéine, le virus ne peut pas se permettre leur mutation. Nous avons décrit la synthèse de peptides ayant la même séquence que ces régions critiques (p-LES), ainsi que la synthèse de peptidomimétiques analogues au p-LES qui pourraient se lier à la région complémentaire en empêchant un repliement correct de la protéine. La seconde approche, décrite au chapitre 3, consiste dans le développement et la synthèse de composés mimétiques du feuillet b antiparallèle terminal de la protéase du VIH-1. La forme dimérique de la protéase du VIH-1 est stabilisée par le feuillet b antiparallèle, formé par les brins N- et C- terminaux de la protéine. Des molécules rigides, appelées pinces moléculaires et basées sur une structure naphtalénique à laquelle sont liées via un espaceur propylcarboxyilique deux chaines peptidomimétiques, sont capables d’empêcher la dimerisation de la protéine avec, comme conséquence, une perte de l’activité. Dans ce travail de thèse, nous nous sommes intéressés à la réduction du caractère peptidique de ces pinces moléculaires et à l’augmentation de leur hydrosolubilité. Dans ce but, nous avons conçu deux stratégies différentes : 1) la synthèse de nouveaux bras peptidomimétiques à hydrophilie augmentée et 2) l’introduction de groupements hydrophiles sur l’espaceur naphtalène, principalement grâce à des réactions catalysées par des métaux de transition. Nous décrivons ici, la synthèse et l’activité inhibitrices de ces nouvelles pinces moléculaires sur les protéases du VIH-1 sauvage et mutée.


  • Résumé

    Being HIV-1 protease responsible for the post-translational processing of the viral polyproteins and the subsequent generation of the structural and functional proteins, it is an important target for the treatment of AIDS. HIV-1 protease is an aspartyl protease active as an homodimer. Every single chain is built of 99 amino acids and the active site is at the interface between the two monomeric units. The commercially available protease inhibitors target the active site but several mutations within or outside the active site led to the emergence of resistance to these compounds. This thesis deals with the design and synthesis of peptides and peptidomimetics as potential inhibitors of HIV-1 protease that can circumvent drug resistance and that can be alternatives to active site PR inhibitors. Two different approaches were applied to reach our target. The first one, described in chapter 2, deals with the folding of the protease monomer that proceeds following a hierarchical succession of events starting from the formation of local elementary structures (LES), which contain highly conserved amino acids. The interaction between two complementary LES represents the first step of the folding process. Since these LES are so important for the protein, the virus can not afford their mutation. We describe here the synthesis of small peptides with the same sequence as one of these critical regions (p-LES) and of peptidomimetics analogues to the p-LES that could bind to the complementary region preventing the correct folding. CD studies of interaction between synthesized peptides and native sequence of the protease are presented. The second approach, described in chapter 3, consists in the design and synthesis of compounds mimetics of the terminal -sheet of the HIV-1 protease. The dimeric form of HIV-1 protease is stabilized by the antiparallel -sheet formed between the C- and N-terminal regions of the protein. Constrained molecular tongs based on a naphtalene scaffold in which peptidomimetic strands are attached through a carboxylpropyl link disrupt the dimeric enzyme with loss of activity. We are now concerned in decreasing the peptidic character and increasing the hydrosolubility of the molecular tongs. For that purpose, we have conceived two different strategies: 1) the synthesis of new peptidomimetic strands with increased hydrophilicity and 2) the introduction of hydrophilic groups on the scaffold mainly via metal-catalyzed cross coupling reactions. We describe here the synthesis and the biological activity against wild-type and mutated HIV-1 protease of these new molecular tongs.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (238 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.235-238

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine). Service Commun de la Documentation. Section Pharmacie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 10PA114855 B
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