Inhibition réversible et photomarquage de la transglutaminase tissulaire

La transglutaminase tissulaire est une enzyme dépendante du calcium qui catalyse la formation de liens isopeptidiques, entre les chaînes latérales de résidus glutamine et lysine, permettant, par le fait même, la réticulation des protéines dans les systèmes biologiques. Elle joue un rôle, entre autres, dans l’endocytose, la régulation du développement des cellules, et même dans l’apoptose. Néanmoins, une dérégulation de l’activité biologique de cette enzyme peut entrainer différentes pathologies, comme la formation de cataractes, de plaques amyloïdes dans la maladie d’Alzheimer, ou encore peut mener au développement de la maladie céliaque. C’est pourquoi une meilleure connaissance du mécanisme d’action de cette enzyme et la possibilité de réguler son action à l’aide de substrats ou d’inhibiteurs sont nécessaires. Dans cette optique, une méthode d’expression et de purification de la transglutaminase humaine a été développée, permettant de travailler directement avec la cible pharmacologique désirée. De plus, une étude du mode d’inhibition et de liaison d’une classe d’inhibiteurs réversibles précédemment découverte dans le groupe, soit la famille des trans-cinnamoyles, a permis d’identifier que la puissance de ces molécules est influencée par la présence du calcium et qu’une inhibition dépendante du temps est observée, en lien avec un potentiel équilibre conformationnel lent de la transglutaminase. D’un autre côté, la susceptibilité à une attaque nucléophile par des thiols de cette classe de molécule rend leur potentiel pharmacologique grandement diminué, et c’est pourquoi une nouvelle famille de molécules a été identifiée, basée sur un squelette ynone, avec une valeur d’IC50 très prometteuse de 2,6 μM, en faisant un des meilleurs inhibiteurs réversibles de la transglutaminase développés à ce jour. Finalement, une stratégie de photomarquage jumelée à une analyse de spectrométrie de masse en tandem a été développée pour la découverte du site de liaison du substrat dérivé de la lysine, dans le but de mieux comprendre le mécanisme complexe de cette enzyme. Tissue transglutaminase is a calcium-dependent enzyme that catalyzes the formation of isopeptide bonds between the side chains of glutamine and lysine residues, thereby resulting in the crosslinking of proteins in biological systems. It plays a role, among others, in endocytosis, the regulation of cell growth, and even in apoptosis. However, a deregulation of the biological activity of this enzyme can result in various pathologies, such as cataract formation, amyloid plaque formation in Alzheimer’s disease, or the development of celiac disease. Therefore, a better understanding of the mechanism of action of this enzyme and the ability to regulate its action using inhibitors or substrates is necessary. In this context, a method of expression and purification of human transglutaminase has been developed, allowing one to work directly with the desired pharmacological target. In addition, a study of the mode of inhibition and binding mode of a reversible inhibitor class previously discovered in the group, the family of trans-cinnamoyl derivatives, revealed that the potency of these molecules is influenced by the presence of calcium and a time-dependent inhibition is observed, related to a putative slow conformational equilibrium of transglutaminase. On the other hand, the susceptibility of this class of molecules to nucleophilic attack by thiols greatly diminishes their pharmacological potential, and that is why a new family of molecules has been identified, based on a ynone skeleton, with a very promising IC50 value of 2.6 μM, making this molecule one of the best transglutaminase reversible inhibitors developed to date. Finally, a photolabelling strategy combined with a tandem mass spectrometry analysis has been developed for the discovery of the binding site of the lysine derivative substrate, in order to better understand the complex mechanism of this enzyme.

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