Elaboration chimioenzymatique de banques d'héparanes sulfates; Evaluation des spécificités d'interaction protéines/HS. – HepLibScreen

Les Héparanes sulfates (HS) sont des polysaccharides sulfatés ubiquitairement présents à la surface des cellules et des matrices extracellulaires des eucaryotes supérieurs. Ils participent à des processus biologiques essentiels tels que le développement, les réactions inflammatoires, la migration des cellules, la coagulation sanguine. Ils sont également utilisés par des agents pathogènes pendant l'infection des cellules et jouent un rôle important dans le développement du cancer.
La fonction principale de cette classe unique de polysaccharides qui appartiennent à la famille des glycosaminoglycanes est d'interagir avec des protéines. Ils sont ancrés à des protéines pour former des protéoglycanes, et leur localisation à la surface des cellules et dans les matrices les place dans une position idéale pour servir de médiateur aux interactions entre les cellules et leur environnement. Les HS se lient à des facteurs de croissance, des cytokines, des chimiokines, des enzymes et modifient leur localisation, leur activité ou leur interaction avec un récepteur spécifique à la surface cellulaire.
Le paradigme structure/fonction des HS réside dans la variabilité intrinsèque générée lors de la biosynthèse par l'action concertée de plusieurs enzymes de modification. Ces modifications et en particulier les sulfatations sont strictement régulées au cours de la biosynthèse des HS et dépendent spécifiquement du type de cellule et de son environnement. Les cellules sont ainsi capables de produire des séquences spécifiques d'HS qui vont moduler la liaison des protéines et influer sur les processus biologiques.
Bien que plusieurs centaines de protéines aient été identifiées comme des ligands des héparanes sulfates, l'identification des déterminants de la spécificité d'interaction reste très difficile. En effet, la biosynthèse de la HS est capable de générer plusieurs milliers de motifs de modifications différents. Le manque d'information sur la spécificité d'interaction est largement dû à la grande hétérogénéité des HS et consécutivement à la difficulté de purifier des motifs de sulfatation définis, de tester les interactions et de caractériser les séquences oligosaccharidiques liées par les protéines.
Nous proposons donc de générer chimio-enzymatiquement des bibliothèques d'HS marqués isotopiquement (13C/15N). Ces bibliothèques constituent d'excellents outils car leur marquage permet dans le même temps d'identifier leurs structures chimiques et de contrôler leurs interactions avec les protéines par Résonance Magnétique Nucléaire. Deux protéines qui ont été largement étudiées dans notre groupe et pour lesquelles la liaison aux HS est essentielle pour leur fonction, IFNy, une cytokine pro-inflammatoire et la chimiokine CXCL12a, seront testées en interaction avec les bibliothèques.
Les HS de haute affinité seront sélectionnés en ajoutant les protéines à un mélange de fragments d'HS de taille définies. Les complexes seront purifiés et les ligands liés caractérisés par RMN. Nous allons également utiliser la RMN pour suivre directement les interactions entre les mélanges de fragments de HS et les protéines. Les oligosaccharides possédant la meilleure affinité seront isolés et complètement caractérisés. Les modèles à résolution atomique des meilleurs complexes protéines-HS seront résolus par RMN, en exploitant le marquage 13C/15N des HS en conjonction avec de la protéine marquée isotopiquement ou non.
Ce projet devrait permettre de définir les motifs d'HS préférentiellement liés par les deux protéines étudiées et aussi de caractériser les déterminants structuraux de la liaison. Ces informations sont très précieuses en vue d'approfondir l'étude de la fonction biologique des protéines et aussi pour concevoir des molécules d'HS qui seront capables de moduler leur fonction.