Études structurales de ligands peptidomimétiques de TRAIL complexés au récepteur de mort DR5

Abstract

L'apoptose joue un rôle de protection contre la formation de cellules tumorales. Ce phénomène peut être régulé par la voie extrinsèque qui consiste en partie en l'activation du récepteur de mort DR5 (Death Receptor 5) par le ligand TRAIL (Tumor necrosis factor-Related Apoptosis Induction Ligand), dont l'intérêt majeur est d'induire l’apoptose des cellules tumorales uniquement. Nous nous sommes intéressés à des ligands peptidomimétiques de TRAIL : ces peptides de 16 acides aminés existent sous formes monomériques ou multimériques, et présentent des affinités pour la protéine DR5 jusqu’à 5 fois supérieures à celle de TRAIL. Des études fonctionnelles ont montré que ces ligands induisent l’apoptose des cellules tumorales in vitro, et ce de manière spécifique. Ils agissent également in vivo par réduction du volume de tumeurs de souris. Le but de ce projet est de caractériser les mécanismes d’interaction de ces peptides avec le récepteur DR5, par Résonance Magnétique Nucléaire et Cristallographie aux Rayons X. Nous avons produit le domaine extracellulaire de DR5 par voie recombinante en fusion avec la protéine NusA pour un meilleur repliement des protéines cibles, et un protocole de 4 étapes de purification a permis d’isoler la protéine DR5. Nous avons attribué 89 % des résonances du squelette peptidique de DR5 par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), et le calcul de structure secondaire a montré que la protéine adoptait en solution le même repliement secondaire en brins β que celui des structures de DR5 déposées dans la PDB (Protein Data Bank). Les titrations par RMN de DR5 avec les ligands monomériques et multimériques ont permis non seulement d’identifier la région d’interaction peptide-protéine dans le premier domaine riche en cystéines (CRD1) du récepteur, mais aussi de montrer que la liaison avec les oligomères entraînait des contacts protéine-protéine au niveau du CRD2, suggérant une dimérisation du récepteur. Cette hypothèse a été confirmée par des études de chromatographie d’exclusion de taille, qui ont montré une oligomérisation du récepteur en présence des dimères et trimères. Des études par cristallographie sont en cours afin de déterminer la structure atomique des complexes oligomériques avec DR5. Nos résultats montrent que ces ligands adoptent un mécanisme différent de celui de TRAIL dans l’activation de l’apoptose.