UN PEU D'HISTOIRE DES RETRO-2
Les auteurs de cette étude développent depuis plusieurs années des composés chimiques capables d'inhiber l'entrée de toxines végétales et bactériennes dans les cellules eucaryotes via la voie de l'endocytose. Retro-2, découvert par les chercheurs lors d'un criblage à haut débit, affecte ce transport sans perturber celui des protéines endogènes. Des travaux de l'équipe ont ensuite révélé une activité protectrice in vitro et in vivo de Retro-2 envers plusieurs pathogènes (virus et toxines bactériennes empruntant cette voie de transport intracellulaire), faisant de ce composé un inhibiteur large-spectre. Le développement thérapeutique de dérivés optimisés de Retro-2 (Retro-2.x) a permis d'obtenir plusieurs composés présentant notamment une activité améliorée in vitro, mais une moindre efficacité in vivo. Sachant que les composés Retro-2 n'agissent pas directement sur les agents pathogènes, mais plutôt sur le cheminement intracellulaire de ces agents dans les cellules hôtes, et malgré l'identification de deux protéines cibles (Sec16A and ASNA1), le mode d'action des Retro-2.x n'est pas tranché à ce jour.
UNE APPROCHE INNOVANTE POUR MIEUX COMPRENDRE LEUR MODE D'ACTION
Dans un tel contexte, et afin valider et/ou identifier de nouvelles cibles moléculaires des composés Retro-2, les chercheurs ont synthétisé et caractérisé des sondes chimiques selon la technologie PROTAC®, une approche en plein essor dans la recherche pharmaceutique, permettant la dégradation irréversible de protéines cibles d'intérêt (voir Encadré). Les molécules PROTAC conçues pour cette étude étaient constituées d'un ligand recrutant l'ubiquitine ligase E3 (CRBN), d'un dérivé de Retro-2 se liant à la protéine d'intérêt et d'un espaceur en polyéthylène glycol (PEG) de longueur variable reliant les deux partenaires. Les résultats n'ont pas permis de mettre en évidence la capacité des six analogues de PROTACs synthétisés à dégrader de manière sélective les protéines cibles potentielles de Retro-2, malgré leur interaction avec la ou les cibles, révélant une sensibilité structurelle de ces PROTACs. Cependant, et contrairement aux attendus décrits dans la littérature, les auteurs ont montré que ces molécules favorisaient la dégradation de la protéine GSPT1, qui apparait donc comme un néo-substrat de la ligase CRBN. Ici, les PROTACs se comportent plutôt comme une colle moléculaire dont l'efficacité dépend de la longueur des espaceurs PEG, une capacité d'autant plus importante que les chaînes PEG sont courtes.
Les résultats de la présente étude, visant à identifier une ou plusieurs cibles moléculaires des composés Retro-2 par la technologie PROTAC®, indiquent que les caractéristiques du PROTAC à l'origine de la dégradation d'un néo-substrat restent à déterminer, ce qui constitue un frein à la conception d'un PROTAC esquivant la dégradation de GSPT1. Concernant les PROTAC à base de Retro-2, de nouvelles études empiriques sont nécessaires et pourraient impliquer, soit d'autres types d'espaceurs, soit un ligand provenant d'une autre ligase E3 pour contourner la dégradation de GSPT1, avec une reconnaissance de motifs différents.
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Illustration de la structure d'une molécule chimère (PROTAC) pour la dégradation ciblée d'une protéine d'intérêt. Les molécules induisant la protéolyse ciblée sont de petits objets composée de deux ligands (jaune et cyan) reliés par un espaceur (violet). Un ligand recrute la protéine cible, tandis que l'autre engage une protéine ligase, le rapprochement spatial entre les protéines entraîne l'ubiquitination puis la dégradation de la protéine cible. © Thom Leach / Science Photo Library via Getty Images
Contact Joliot : Julien Barbier (julien.barbier@cea.fr)
- L'endocytose est un mécanisme de transport de molécules, voire de particules (virales, bactériennes, etc.), vers l'intérieur de la cellule.
- Les PROTAC®s (PROteolysis-TArgeting Chimeras) sont de petites molécules bi-bifonctionnelles, conçues pour induire la dégradation ciblée d'une protéine indésirable ou nocive. Composée d'un ligand spécifique de la protéine cible, lui-même relié par un espaceur à un ligand spécifique d'une ligase d'ubiquitine E3 comme CRBN, une partie de la chimère PROTAC se lie à la protéine cible, tandis que l'autre partie recrute le complexe ubiquitine ligase E3, facilitant ainsi la dégradation de la cible par le protéasome (UPS, Ubiquitin Proteasome System). Ainsi, en détournant le système ubiquitine-protéasome cellulaire via le recrutement des ligases E3, les PROTACs induisent la dégradation sélective d'une protéine cible.
- GSTP1 est une protéine impliquée dans la terminaison de la traduction et dont la dérégulation joue un rôle important dans l'oncogenèse. Elle n'est pas une cible naturelle de la ligase CRBN, mais devient un néo-substrat en présence de certaines colles moléculaires (petites molécules conduisant également à la dégradation ciblée de protéines par le protéasome).