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Identification de molécules bio-actives basée sur le criblage de fragments Application à des protéines cibles: Rpf, Cyclophiline et Pin1 Contexte L'utilisation de fragments pour identifier de nouveaux candidats-médicaments dans l'industrie pharmaceutique a conduit, avec succès, à l'identification de nouvelles têtes de séries pour plusieurs cibles protéiques. Cette stratégie combine la chimie-informatique, les criblages expérimentaux et la chimie médicinale. Il a été montré que de petites chimiothèques contenant des petites molécules polaires sont plus efficaces pour identifier des touches : 1. Diverses : leur petit poids moléculaire (donc leur plus petit nombre) permet d'explorer un espace chimique relatif plus grand. 2. Affins : les fragments sont suffisamment petits pour éviter les interactions défavorables. 3. Optimisables : les informations données par leur mode de fixation sur la cible permettent de concevoir des ligands plus élaborés et plus affins. 4. 'Drug-like' : les fragments permettent d'accéder à un espace chimique plus grand lors de leur optimisation (notamment pour les propriétés 'drug-like'). 5. Gérables:dû à la petite taille de la chimiothèque. Projet Nous proposons de développer des criblages basés sur des fragments par une intégration des activités de chimie-informatique dans les études expérimentales par cristallographie et RMN. Nos objectifs sont : 1. Augmenter et diversifier notre chimiothèque de fragments (actuellement 260 fragments) 2. Développer le criblage expérimental de fragments par RMN et cristallographie 3. Développer les stratégies d'optimisation de touches en ligands « têtes de série » 4. Appliquer ces criblages à des protéines cibles pour différentes applications thérapeutiques Méthodologie La chimiothèque de 260 fragments disponible au laboratoire va être augmentée avec de nouvelles molécules pour bénéficier de plus de diversité. Les composés seront sélectionnés selon leurs propriétés physico-chimiques, chimiques (réactivité et toxicité), leur sous-structure (les motifs 'drogue' et 'bio' seront privilégiés) et leur diversité. Nous estimons que le nombre final sera de 800 à 1000 molécules. Ce chiffre est bien inférieur à celui estimé pour optimiser l'identification d'une touche lors d'un criblage haut débit de molécules plus élaborées (~250000-1000000). La conception de la chimiothèque bénéficiera de notre expertise en chimie ainsi que de notre expérience de la conception de molécules assistée par ordinateur basée sur la combinaison de fragments (programme propriétaire LEA3D). La chimiothèque sera criblée virtuellement afin de ne sélectionner que quelques dizaines de fragments à partir de leurs scores et de leurs modes de fixation au site actif. Nous criblerons tout d'abord par RMN des mixtures de 10 fragments. Les échantillons positifs seront ensuite déconvolués pour identifier les fragments actifs. Enfin, les touches seront co-cristallisées et étudiées par cristallographie afin d'obtenir une description atomique détaillée de l'interaction entre les fragments et la protéine réceptrice. Une étape de maturation des fragments complétera la procédure. La localisation des fragments dans le site actif sera utilisée pour diriger la conception de molécules plus élaborées. Trois approches seront envisagées: une stratégie de connexion, de grossissement ou de recherche par similarité (pharmacophore ou sous-structure) dans des chimiothèques commerciales. Le criblage basé sur les fragments sera appliqué à des protéines cibles (RPFs, Cyclophilin et Pin1). Ces cibles ont déjà été étudiées par les membres de l'équipe (biochimie, RMN et cristallisation). Des collaborations nous permettrons de caractériser les « têtes de série » identifiées. Notre expérience en chimie-informatique (D. Douguet), détermination de structure (M. Cohen-Gonsaud, P. Barthe et J-F. Guichou) et chimie (J.-F. Guichou) nous permet de mener à bien ce programme de recherche. Résultats attendus : Nous souhaitons identifier de nouveaux composés bio-actifs afin de comprendre le fonctionnement de leur cible dans un contexte biologique et afin d'évaluer leur 'drogue-abilité', dans le domaine de recherche sur la tuberculose, le VIH, l'hépatite C et le cancer.