Projet ANR-11-BS07-0013 – ARYNAMICS : Mimes oligoamides aromatiques de l'ADN double brin
Programme : Blanc - SIMI 7 - Chimie moléculaire, organique, de coordination, catalyse et chimie biologique (Blanc SIMI 7)
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Frédéric GODDE (UNIVERSITE BORDEAUX I)
Partenaires : Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets; Chimie et Biologie des Membranes et des Nanoobjets
Montant : 424000.0 euros
Date de début : 2011
Durée : 48 mois
Résumé : Brins moléculaires artificiels repliés en hélice mimant la surface de l’ADN-
L’importance des propriétés de surface des acides nucléiques dans les interactions ADNprotéinesLes acides nucléiques (NAs) jouent un rôle central dans les processus biomoléculaires. Une de leur propriété clé est leur implication dans d’innombrables interactions avec des protéines par le biais des détails structuraux de leur surface : leur forme, la disposition des ponts phosphates et des fonctions apparentes dans les sillons. Des molécules capables de mimer ces détails pourraient interférer avec les fonctions biologiques de l’ADN requérant des interactions protéine-NAs, comme la réplication et l’expression de gènes, ouvrant la voie à de nouvelles approches thérapeutiques et pharmacologiques. Aucun développement systématique de mimes des propriétés de surface de l’ADN n’a été entrepris auparavant. Pourtant, la viabilité d’une telle approche est attestée par l’existence de protéines possédant des réseaux hélicoïdaux de résidus négativement chargés à leur surface qui reconnaissent les protéines liant l’ADN. L’objectif du projet Arynamics était de développer de nouveaux oligoamides aromatiques repliés en hélice comme des mimes potentiels de la double hélice d’ions phosphates de l’ADN B et d’estimer leur capacité à reconnaitre certaines protéines liant l’ADN.
Conception, synthèse, et caractérisation de brins moléculaires artificiels mimant la surfaceLe savoir-faire du groupe coordinateur dans la conception de molécules en forme de brin repliés en hélices a été mis à contribution pour proposer des structures de diamètre similaire à l’ADN, à la surface desquelles des groupes négativement chargés ont pu être disposés de façon à reproduire la disposition des résidus phosphate négativement chargés de la surface de l’ADN double brin dit ADN B. Un effort considérable de synthèse chimique a été mis en œuvre pour développer des méthodes de production et de purification efficaces de ces mimes. Leur structure en hélice et la validation de leur conception a été effectuée en solution et dans l’état cristallin par des techniques physico-chimiques avancées. Leur capacité à lier et interférer avec le fonctionnement de plusieurs protéines dont le substrat est l’ADN a été évaluée par des méthodes de biologie moléculaire.
Résumé de la soumission : Au cours des dernières années la génomique et la protéomique ont connu d’important développements. Elles ont permis l’identification d’interactions entre biomolécules (protéine/protéine et protéine/acides nucléiques) et leur importance en tant que nouvelles cibles thérapeutiques. On recense environ 22 000 protéines différentes chez l’homme. Le nombre de celles-ci participant à la formation d’un complexe avec au moins une autre protéine est estimé à 80%. Cependant de telles interactions avec d’autres protéines ou acides nucléiques sont difficiles à cibler, car la surface des protéines impliquées n’est présente que rarement une poche bien définie permettant la fixation d’une petite molécule. Les stratégies classiques développées par l’industrie pharmaceutique au cours des dernières décennies basées sur le développement de petites molécules sont très peu adaptées à l’inhibition d’interaction protéine/protéine. De nouvelles stratégies ciblant directement la surface des protéines sont requises. En effet, les molécules de taille moyenne et supérieure sont de plus en plus prises en considération dans les approches thérapeutiques. Le potentiel des peptides, oligonucléotides et protéines (en particulier les anticorps) est à l’heure actuelle étudié de manière intensive. Chacune de ces classes de molécules possède à ce jour au moins un exemple mis sur le marché (18 anticorps ont déjà été approuvés). Dans ce contexte, les foldamères, c'est-à-dire tout oligomère synthétique ayant une conformation bien définie ressemblant à celle des biomolécules, sont très prometteurs, en tant que molécules de taille moyenne. Il a déjà été montré que certains d’entre eux sont capables de reconnaître une surface de protéine et d’interférer avec une fonction biologique.	Ce projet est basé sur un nouveau design de foldamère, découvert récemment par l’un des partenaires. Il est proposé d’affiner ce design, de produire et caractériser des foldamères synthétiques capables d’inhiber spécifiquement des interactions protéines/ADN. Le développement des cellules cancéreuses repose sur de nombreuses interactions de ce type, comme la transcription, réplication /ou recombinaison. Ces processus sont essentielles et rendent ce projet tout à fait pertinent d’un point de vue thérapeutique. L’objectif fixé est triple et consiste à faire progresser l’état de l’art dans le design des foldamères, dans les stratégies de reconnaissance spécifique de surface de protéines et dans l’approche consistant à inhiber les interactions ADN/protéines.	Ce projet réunit des compétences très diverses en chimie supramoléculaire, bio-organique et de synthèse ; en modélisation moléculaire ; en analyse structurale par cristallographie, RMN et spectrométrie de masse ; en biochimie analytique ; en protéomique et en pharmacologie moléculaire. Toutes celles-ci sont réunies au sein de différent département de l’université de Bordeaux et les équipes impliquées possèdent d’une part une longue expérience dans leur domaine respectif et d’autre part plusieurs collaborations bilatérales fructueuses.	Ce projet offre l’opportunité de déposer un ou plusieurs brevets. Par conséquent le résumé ci-dessus étant non-confidentiel, celui-ci a été rédigé volontairement de sorte à ne divulguer aucune structure ni concept clé.
Résultats : Des molécules nouvelles, non naturelles, dont la forme et les propriétés de surfaces ressemblent à celles de la double hélice classique de l’ADN ont été conçues et synthétisées, et leur structure a été caractérisée avec une précision atomique. De façon remarquable et au-delà des espérances initiales du projet, ces mimes se sont avérés lier certaines protéines dont le
substrat naturel est l’ADN plus fortement que l’ADN lui-même, et peuvent constituer des leurres empêchant l’activité de ces protéines. L’implication notoire de certaines de ces protéines dans des pathologies comme le cancer et le sida font des nouveaux mimes d’ADN des candidats à des applications thérapeutiques fonctionnant sur un mode inédit.
Perspectives : L’implication notoire de certaines de ces protéines dans des pathologies comme le cancer et le sida font des nouveaux mimes d’ADN des candidats à des applications thérapeutiques fonctionnant sur un mode inédit.
Publications et brevets : Du fait des applications potentielles réelles des résultats du projet, ceux-ci n’ont pas été publiés ni divulgués à des conférences jusqu’à la soumission récente d’un brevet européen intitulé « aromatic oligomers, processes for preparing the same and their uses as drugs ». Les manuscrits de trois publications sont en préparation à l’écriture du rapport final.