– CARM1

Dans les cellules eucaryotes, la chromatine est une plate-forme centrale de communication entre les signaux cellulaires régulant les fonctions d'un génome, en particulier l'expression des gènes et la réplication de l'ADN. Composants protéiques de la chromatine, les histones sont le siège de modifications post-traductionnelles qui régulent la structure de la chromatine et qui sont étroitement liées à l'activité génique. La méthylation de certaines arginines est une modification post-traductionnelles très courante chez les eucaryotes, cette fonction est assurée par les protéines arginine méthyl transférases ( PRMTs ). Les PRMTs sont impliquées dans de nombreux processus cellulaires essentiels (transcription et traduction de l'information génétique, réparation). Au moins 9 types de PRMTs (de PRMT1 à PRMT9) ont été identifiés et divisés en deux classes selon la nature chimique des arginines modifiées. La protéine CARM1 ( Coactivator-associated arginine methyltransferase 1 , appelée aussi PRMT4 ) a été initialement identifiée par sa fonction co-activatrice de la transcription impliquant plusieurs récepteurs nucléaires des hormones. De nombreuses études ont maintenant montré que CARM1 est une molécule cruciale impliquée dans de nombreux processus essentiels à la vie cellulaire. Une dérégulation de ces processus pouvant induire certains cancers, CARM1 constitue aussi une des nouvelles cibles potentielles en chimiothérapie. CARM1 est par exemple surexprimée dans deux cancers hormone dépendant : le cancer du sein et le cancer de la prostate. La découverte d'inhibiteurs spécifiques de CARM1 pourrait donc ouvrir des voies thérapeutiques nouvelles. La compréhension à l'échelle atomique du mode d'action de CARM1 s'avère donc cruciale à la fois au niveau fondamental et dans des applications pharmacologiques. Le projet présenté ici mariera synthèse organique, modélisation moléculaire et bio-cristallographie avec pour objectifs de relever deux défis dans le domaine. Bien que plusieurs structures tridimensionnelles de PRMTs, et de CARM1 en particulier, aient été déterminées par diffraction des rayons X sur des monocristaux, et malgré de nombreux travaux dans le monde, le mode de fixation des substrats peptidiques sur ces protéines essentielles à la vie cellulaire demeurent inconnu. Le premier défi de ce projet est de visualiser à l'échelle atomique la fixation d'analogues de peptides substrats, soit dans un état de pré-méthylation ou dans un état de post-méthylation. Nous pensons résoudre les difficultés actuelles d'identification et de visualisation de complexes stables en synthétisant des composés covalents analogues de l'état de transition de la réaction de méthylation. Dans ces analogues, les peptides seront liés de manière covalente au cofacteur de la réaction (S-adenosyl-L-methionine, SAM). Une structure tridimensionnelle de CARM1 en présence de l'un de ces analogues sera une avancée majeure dans le domaine. Le deuxième défi concerne le développement d'inhibiteurs de PRMTs, si possible spécifique de CARM1. Plusieurs inhibiteurs de PRMTs ont déjà été décrits mais leur affinité semble être relativement faible avec CARM1. D'autre part, le mode de fixation de composés décrits demeure inconnu à ce jour. Le deuxième défi de ce projet est de concevoir et de synthétiser des inhibiteurs potentiels de CARM1. Deux approches seront utilisées. La première consistera à améliorer les composés décrits actuellement comme prometteurs pour la famille des PRMTs. Une deuxième approche utilisera des nouvelles molécules identifiées par un criblage in silico. Ce travail s'appuiera sur les structures tridimensionnelles de CARM1 résolues dans notre équipe. Un processus itératif combinant synthèse chimique, modélisation moléculaire et structure 3D de complexes devrait permettre d'aboutir à des composés spécifiques de CARM1. Une structure tridimensionnelle de complexe CARM1/inhibiteur ouvrira la voie à des développements majeurs dans le domaine.