• Langue : Français, Anglais
• Discipline : Chémoinformatique, chimie organique, minérale et industrielle
• Identifiant : 2024ULILS073
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 13/12/2024

Résumé en langue originale

Les récepteurs couplés aux protéines G (GPCR) sont des cibles médicamenteuses importantes, représentant 35 % du total des cibles médicamenteuses approuvées. Ces récepteurs sont des protéines transmembranaires impliquées dans la signalisation cellulaire de stimuli externes (hormones, neurotransmetteurs, ions...) et induisent l'activation de la protéine G associée via l'échange GDP/GTP. Au cours des 20 dernières années, des RCPG désorphanisés ont été mis en évidence comme étant actifs dans le métabolisme des lipides : des études ont montré que la modulation de l'activité du GPR 120 (FFA4), principalement exprimé dans la langue et l'intestin, a un impact sur la prise (alimentation) et l'absorption des lipides chez la souris, représentant ainsi une nouvelle approche pour promouvoir des traitements dans la prévention de l'obésité et des maladies cardiovasculaires. En complément des études classiques de chimie pharmaceutique, en collaboration avec l'équipe du Pr. Naim Khan de l'Université de Bourgogne, des méthodes in silico ont été appliquées à l'étude des caractéristiques structurelles de la protéine. Le manque d'informations structurelles sur le FFA4 et les essais limités de médicaments contribuent à l'application de méthodes in silico pour déterminer les caractéristiques structurelles et les interactions dynamiques de la protéine. La modélisation par homologie de différents états de FFA4 (inactif, intermédiaire et actif) a été réalisée et la protéine G associée a été modélisée pour l'état actif du récepteur. Des études dynamiques du récepteur en membrane ont permis d'affiner le domaine d'hélices transmembranaires (TM). L'identification du site actif et des interactions avec les ligands ont permis des études préliminaires de docking du TUG-891, un agoniste sélectif puissant du FFA4, et a mis en évidence des interactions ioniques avec les résidus chargés positivement dans la poche de liaison. Des structures cryo-EM expérimentales ont été publiées au cours de nos études in silico. Alors que les structures expérimentales ont confirmé les propriétés structurelles de FFA4 observées dans notre modèle par homologie, des informations complémentaires sur la liaison des ligands peuvent être dérivées de notre modèle pour l'activation de FFA4.Des études de docking de 4 ligands agonistes (TUG-891, acide oléique, acide linoléique et acide linolénique) ont été réalisées et les résultats ont été affinés en utilisant la dynamique moléculaire avec le champ de force AMBER 14IPQ pour prendre en compte les interactions ioniques entre les résidus chargés positivement dans la poche de liaison et le groupe d'acide carboxylique des ligands. Les expériences de dynamique moléculaire pour les différents systèmes protéine-ligand permettent d'identifier le mode de liaison le plus stable et nous ont permis de déterminer les contraintes pharmacophoriques pour un criblage virtuel à haut débit. Les composés les plus prometteurs ont été sélectionnés pour des tests biologiques.

Résumé traduit

G protein-coupled receptors (GPCRs) are important drug targets, accounting for 35% of all approved drug targets. These receptors are transmembrane proteins involved in cell signaling of external stimuli (hormones, neurotransmitters, ions...) and induce activation of the associated G protein via GDP/GTP exchange. Over the last 20 years, deorphanized GPCRs have been shown to be active in lipid metabolism: studies have shown that modulating the activity of GPR 120 (FFA4), mainly expressed in the tongue and intestine, has an impact on lipid intake (feeding) and absorption in mice, representing a new approach to promoting treatments for the prevention of obesity and cardiovascular disease. In addition to classical pharmaceutical chemistry studies, in collaboration with Prof. Naim Khan's team at the University of Burgundy, in silico methods were applied to study the structural characteristics of the protein.The lack of structural information on FFA4 and limited drug testing contribute to the application of in silico methods to determine the structural features and dynamic interactions of the protein. Homology modeling of different FFA4 states (inactive, intermediate and active) was carried out, and the associated G protein was modeled for the receptor's active state. Dynamic studies of the receptor in the membrane were used to refine the transmembrane (TM) helix domain. Identification of the active site and ligand interactions enabled preliminary docking studies of TUG-891, a potent selective FFA4 agonist, and revealed ionic interactions with positively charged residues in the binding pocket. Experimental cryo-EM structures were published during our in silico studies. While the experimental structures confirmed the structural properties of FFA4 observed in our homology model, further information on ligand binding can be derived from our model for FFA4 activation. Docking studies of 4 agonist ligands (TUG-891, oleic acid, linoleic acid and linolenic acid) were carried out and the results refined using molecular dynamics with the AMBER 14IPQ force field to take account of ionic interactions between the positively charged residues in the binding pocket and the carboxylic acid group of the ligands. Molecular dynamics experiments for the different protein-ligand systems identified the most stable binding mode, and enabled us to determine pharmacophore constraints for high-throughput virtual screening. The most promising compounds have been selected for biological testing.