Drug design in silico : criblage virtuel de protéines à visée thérapeutique

Abstract

Les processus qui mènent à la découverte de nouveaux médicaments sont longs et fastidieux, et les taux de succès sont relativement faibles. L’identification de candidats par le biais de tests expérimentaux s’avère coûteuse, et nécessite de connaître en profondeur les mécanismes d'action de la protéine visée afin de mettre en place des essais efficaces. Le criblage virtuel peut considérablement accélérer ces processus en permettant une évaluation rapide de chimiothèques de plusieurs milliers de molécules afin de déterminer lesquelles sont les plus susceptibles de se lier à une cible. Ces dernières années ont ainsi été témoins de quelques success stories dans ce domaine.Le premier objectif de ce travail était de comparer différents outils et stratégies couramment utilisés dans le criblage virtuel “structure-based”, puis de les appliquer à des cibles protéiques à visée thérapeutique, en particulier dans le cadre du cancer.La protéine kinase GSK3 et un test set de ligands connus ont servi de modèle pour différentes études méthodologiques ayant pour but d’évaluer les programmes de docking et de scoring à notre disposition. En particulier, l’utilisation de plusieurs structures relaxées du récepteur ou l’insertion de torsions sur certains résidus du site actif pendant le docking ont permis d’évaluer l’influence de la flexibilité de la protéine. L’utilité et la pertinence d’outils permettant de générer automatiquement les structures 3D des ligands et de méthodes de consensus scoring ont également été étudiées.Un criblage virtuel de la Pontine, une ATPase impliquée dans la croissance tumorale pour laquelle aucun inhibiteur n’était connu, a permis la sélection de candidats issus de banques de données commerciales. Ces molécules ont été testées dans un essai enzymatique par le biais d’une collaboration, et quatre d’entre elles se sont révélées capable d’inhiber l’activité ATPase de la Pontine. Le criblage de bases de ligands synthétisés et imaginés dans l’équipe a également fourni un inhibiteur original. Au contraire, l’étude de la sPLA2-X humaine, une phospholipase dont l’activité catalytique est dépendante d’un atome de Ca2+ localisé au sein du site actif, a montré les limites de nos outils de docking qui n’ont pas été capables de gérer cet ion métallique et mis en évidence la nécessité de mettre en place d’autres outils.