Etude structurale et sélection d'inhibiteurs de la sérine protéase de Plasmodium SUB1, une cible thérapeutique de nouvelle génération
par Anthony Bouillon
Thèse de doctorat en Biochimie et Biologie Moléculaire
Sous la direction de Odile Mercereau-Puijalon.
Soutenue en 2012
à Paris 6 .
mots clés-
Résumé
La sortie du globule rouge et l’invasion de nouveaux érythrocytes par les mérozoïtes de Plasmodium sont deux étapes du cycle parasitaire au cours desquelles l’activation en cascade de protéases joue un rôle essentiel. Une protéase-clef de ce processus est la subtilisine SUB1, une sérine protéase. Ses propriétés - accessible, essentielle et différente des enzymes de l’hôte - la définissent comme une cible thérapeutique. Les objectifs de notre travail étaient de sélectionner des inhibiteurs de SUB1 et de mieux comprendre le processus d'autoactivation de l'enzyme grâce à la résolution de sa structure tri-dimentionnelle. A l’issue de criblages in silico réalisés sur des modèles structuraux de P. Vivax-SUB1, une première génération d’inhibiteurs a été sélectionnée. Le meilleur de ces composés a été validé sur les enzymes recombinantes Pv/Pf/PbSUB1, la culture in vitro de P. Falciparum et la croissance in vivo de P. Berghei chez la souris. Une étude de structure-activité est en cours afin d’améliorer cet inhibiteur. Ce processus itératif d’optimisation bénéficie des structures tri-dimentionnelles des enzymes Pv et PfSUB1 que nous avons résolues. De plus, ces structures mettent en évidence l’existence d’un domaine nouveau chez les subtilisines. Nous avons montré par des approches biochimiques et génétiques que ce domaine joue un rôle important dans la régulation de l’activité de l’enzyme SUB1 in vitro et in vivo. Ces résultats apportent de nouvelles données fondamentales sur les subtilisines de Plasmodium et sont directement mis à profit pour développer un inhibiteur plus efficace présentant les qualités requises d'un nouveau candidat anti-paludique
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Titre traduit
Structural study and inhibitors selection of the Plasmodium serine protease SUB1, a new generation therapeutic target
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Résumé
Red blood cell egress and invasion by Plasmodium merozoites are crucial steps of the parasite life cycle, orchestrated by a cascade of proteases. Among these, the subtilisin SUB1, a Plasmodium serine protease, plays a prominent role. Its properties - accessible, essential and different from the host enzymes- qualify it as an interesting drug target. The objectives of this work were to select SUB1 inhibitors and to better understand its auto-activation process thanks to the resolution of its tridimensional structure. Following an in silico screening performed on P. Vivax-SUB1 3D-structural models, a first generation of SUB1s inhibitors has been selected. The best compound has been validated on the Pv/Pf/PbSUB1recombinant enzymes, on in vitro cultures of P. Falciparum and on P. Berghei in vivo growth in mice. A structure-activity relationship study is in progress in order to improve the potency of this inhibitor. To support this optimisation phase, we have resolved the 3D-structure of the Pv and PfSUB1 enzymes. The analysis of the SUB1 3D structures reveals the existence of a new domain, which does not exist in other known subtilisins. Using biochemical and genetic approaches, we have shown that this domain plays an important role in the regulation of SUB1 enzyme activity in vitro and in vivo. These data provide novel important insights into Plasmodium subtilisins. We now capitalize on these results to design an inhibitor with increased potency and complying with the properties of a novel antimalarial candidate
