Projet ANR-07-PCVI-0018 – TRANSPEP : Pseudo-peptides for transfection : Chemical synthesis, biophysical analysis of supramolecular complexes and biological assays
Programme : Physique et chimie du vivant (PCV) 2007
Année de financement : 2007
Coordinateur du projet : (CENTRE NATIONAL DE LA RECHERCHE SCIENTIFIQUE - DELEGATION REGIONALE ALSACE)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique; Centre national de la recherche scientifique
Montant : 540000.0 euros
Date de début : 2007
Durée : 36 mois
Résumé : Alors que les peptides amphipatiques ont largement été étudiés au cours des 20 dernières années, notamment pour leurs propriétés antimicrobiennes, leur utilisation potentielle comme agents de transfection reste encore mal connue. Récemment, nous avons montré que des peptides comprenant quatre résidus histidine dans leur partie centrale et des résidus lysine aux extrémités (famille LAH4) présentaient de fortes activités de transfection de l'ADN et de l'ARN. Des études biophysiques ont montrés que i) ces peptides LAH4 forment des hélices amphiphatiques et ii) interagissent avec l'ADN et les bicouches de phospholipides de manière pH dépendante. L'acidification des endosomes s'accompagne d'un changement des propriétés des peptides comme la charge et l'amphipaticité et résulte en une modification des propriétés d'interaction avec les membranes et l'ADN. Ces modifications sont essentielles pour l'activité de transfection. Au cours de ces travaux antérieurs, nous avons ainsi pu établir quelques règles simples pour guider la conception de nouvelles molécules qui feront l'objet d'une évaluation supplémentaire dans le cadre de ce projet. Afin d'améliorer la biodisponibilité des peptides LAH4 dans le sérum en vue d'applications in vivo, nous envisageons l'utilisation d'oligomères non naturels (peptidomimétiques). L'étude de leur relation structure-fonction à l'aide d'une grande variété d'approches biophysiques et spectroscopiques, nous permettra de comprendre en détail l'interaction de ces molécules avec les membranes et les acides nucléiques et de poursuivre leur optimisation. Afin d'atteindre ce but nous planifions de développer une série d'outils spectroscopiques applicables à ces analogues peptidomimétiques. De multiples synergies se développeront au cours de la collaboration par les différentes approches complémentaires mises en place par les différents partenaires du projet. -  -  Dans un premier temps des oligomères analogues de LAH4 en terme de composition mais différent en terme de squelette  peptoides, beta- et gamma-peptides, oligourées - seront conçus et synthétisés. Tous ces squelettes sont connus pour leur resistance à la protéolyse et pour leur capacité à former des structures hélicoidales stables en solution. Un certain nombre de développements seront nécessaires pour permettrent l'élaboration de séquences comportant des chaînes latérales avec une fonction imidazole. Dans une deuxième partie, les oligomères seront testées pour leur activité biologique en particulier pour la transfection d'ADN et d'ARNi et la toxicité éventuelle de ces molécules en culture cellulaire. En parallèle, les propriétés de ces molécules seront étudiées de manière approfondie par des approches biophysiques. Leur conformation dans un environnement aqueux ou membranaire ainsi qu'en association avec des acides nucléiques sera étudiée par dichroïsme circulaire (DC), spectroscopie IR et RMN du liquide multidimentionnelle. L'interaction avec les membranes et l'ADN sera mesurée par fluorescence, spectroscopies IR, Raman et RMN du solide. De plus, la résonance de plasmons de surface et la calorimétrie à titration isothermique nous permettront respectivement, de cribler de manière rapide et quantitative les constantes d'association et d'accéder à des jeux complets de données thermodynamiques en fonction des conditions environnementales. Les paramètres à faire varier sont la composition de la membrane, le pH, la température et la concentration en sel. Un aspect important de ce projet sera le développement de nouveaux outils spectroscopiques adaptés aux différentes oligomères étudiés. Par exemple, dans le cas des oligourées, nous déterminerons la taille et les alignements des éléments principaux du tenseur de déplacement chimique 15N pour évaluer de manière quantitative les données générées en RMN du solide. -  -  Nous espérons développer une série de nouveaux composés particulièrement actifs pour les expériences de transfection. De nouvelles méthodes chimiq