Dans une étude récente publiée dans le Journal de l’American Chemical Societyles chercheurs présentent la bibliothèque de peptides stéréodiversifiés bicycliques NTB de deuxième génération.
Étude: Inhibiteurs ciblant MYC générés à partir d’une bibliothèque de peptides bicycliques stéréodiversifiés. Crédit d’image : Christoph Burgstedt/Shutterstock.com
Sommaire
Cibler MYC
MYC, un facteur de transcription impliqué dans la plupart des cancers humains, est une cible inexplorée en oncologie en raison de sa nature désordonnée et de son taux de renouvellement rapide. Malgré des décennies de recherche, aucun traitement cliniquement viable ne cible MYC.
Une étude récente a rapporté NT-A1, un peptide ciblé sur MYC produit à partir d’une bibliothèque moléculaire utilisant une topologie bicyclique de type quasi réversible. Le squelette rigide de NT-A1 est sensible aux arrangements spatiaux des groupes fonctionnels et permet la liaison à MYC, indiquant ainsi un paysage de frappe distinct dans l’espace chimique tridimensionnel (3D).
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont développé une bibliothèque de peptides bicycliques stéréo-diversifiés pour explorer la région chimique diversifiée en 3D au-delà de celle étudiée à l’aide de constructions NTA antérieures.
La réaction ROM-RCM a été utilisée pour cycliser la bibliothèque en une seule étape. Cela a abouti à un peptide bicyclique qui peut être facilement linéarisé pour le séquençage par spectrométrie de masse en tandem avec un processus de désallylation en une étape.
Cette bibliothèque a été utilisée pour tester les peptides bicycliques ciblant MYC qui se lient à l’épitope E363-R378. En favorisant les conformations préférées, les résidus proline peuvent aider au développement de structures bicycliques. Des molécules de construction racémiques d’exo- et d’endo-norbornène ont été utilisées pour effectuer un « balayage de la proline » à l’aide de la séquence peptidique modèle FIVAL.
L’approche a été validée à l’aide d’une évaluation de la tétrazine et d’une dégradation d’Edman ou spectrométrie de masse. Des simulations moléculaires avec des molécules d’eau et le peptide FIVAL ont été réalisées pour élucider l’influence de l’isomérie endo-exo sur la diversité structurelle. L’approche split-pool a créé la bibliothèque de protéines bicycliques en utilisant des molécules d’isomères racémiques d’exo- et d’endo-norbornène pour former la structure bicyclique en utilisant 17 molécules d’acides aminés comme éléments constitutifs.
Au total, 42 billes ont été sélectionnées au hasard, puis séquencées et linéarisées. La bibliothèque de peptides NTB a été criblée pour détecter les résultats moléculaires se liant à MYC, suivi d’un criblage de bibliothèque à l’aide de MYC E363-R378.
Des combinaisons d’isomères racémiques d’exo- et d’endo-norbornène ont été créées et évaluées pour leur efficacité de liaison au MYC recombinant par des tests immuno-enzymatiques (ELISA). À l’aide d’un test ELISA compétitif, les isomères racémiques NT-B2-Exo et NT-B2-Endo ont également été générés et évalués pour leurs affinités de liaison avec MYC.
La spectroscopie de dichroïsme circulaire basée sur la température a été utilisée pour étudier les mécanismes sous-jacents aux interactions NT-B2-MYC. Des expériences de déplacement thermique cellulaire sur des lysats cellulaires U87 ont démontré que NT-B2R peut se lier à MYC dans des contextes biologiques complexes. Pour tester si NT-B2R affectait directement l’activité MYC, un séquençage de l’acide ribonucléique (ARN-seq) des cellules U87 a été effectué, suivi de l’évaluation des gènes exprimés différentiellement à l’aide de DESeq.
Résultats de l’étude
NT-B2R a efficacement supprimé les activités de transcription de MYC et la prolifération cellulaire. Des molécules de construction d’esters d’allyle et de norbornène ont été utilisées pour construire l’échafaudage bicyclique. Cela a conduit à l’identification de nouveaux peptides se liant aux MYC avec des affinités submicromolaires et à leurs activités dans les cellules cancéreuses. La position du résidu proline a eu un impact significatif sur le rendement, la position deux étant sélectionnée pour des recherches plus approfondies.
Les simulations moléculaires atomistiques ont révélé que les huit isomères, classés en deux groupes en fonction de leur régiosélectivité, ont acquis des conformations stables pendant le temps de simulation d’une seconde. Chaque isomère présentait plusieurs groupes de conformation avec des orientations de plis annulaires uniques.
Le criblage de la bibliothèque a généré huit résultats correspondant à 64 structures, la plupart ayant des affinités de liaison au niveau micromolaire avec MYC. À l’aide d’analyses de déplacement thermique des protéines, l’équipe a en outre validé que NT-B2 pourrait se lier au MYC recombinant et affecter sa stabilité thermique.
La production de NT-B2R a donné deux isomères différant par leurs durées de rétention, dans lesquels l’isomère prédominant ne s’est pas séparé dans des conditions de chromatographie liquide à haute performance (HPLC). Les capacités de liaison des isomères S et R au MYC différaient considérablement. Les simulations moléculaires et la post-analyse ont révélé que le NT-B2R avait une stabilité plus élevée que le NT-B2S en raison de moins de conformations et de forces plus élevées dans l’anneau interne.
NT-B2R est lié à des activités MYC réduites, modifiant ainsi les caractéristiques thermiques de MYC tout en favorisant des connexions directes entre les deux dans un environnement de liaison très compliqué. La production et la phosphorylation de MYC n’ont pas été affectées par le traitement, ce qui a entraîné une réduction des activités métaboliques et de la propagation dans les lignées cellulaires U87. La thérapie NT-B2R a généré des altérations transcriptomiques considérables, avec une augmentation de 1 322 gènes et une diminution de 704 gènes, ce qui était cohérent avec le rôle de MYC en tant que facteur de transcription principal.
Conclusions
Les résultats de l’étude mettent en évidence l’identification de NT-B2R, un peptide bicyclique ciblant MYC dérivé de la bibliothèque stéréodiversifiée NTB qui utilise des processus ROM-RCM et un résidu moléculaire de norbornène. La bibliothèque, dépourvue de squelettes hydrophobes et de cycles triazole, ouvre une nouvelle région chimique.
Malgré les difficultés liées à la reconnaissance des frappes optiquement pures, la bibliothèque de peptides NTB pourrait être utilisée pour des cibles insolubles et clarifier la stéréoidentité à mesure que les technologies de séparation chirale et les tactiques de synthèse stéréosélective progressent.
