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Effet du KR2 sur la toxicité des cellules PC12 et U87Effet du KR2 sur la toxicité des cellules PC12 et U87
Introduction
αvβ3
α1β1α1β1
αvβ3
(A)
KR2 est le premier peptide issu du venin de scorpion qui inhibe l’adhésion des cellules tumorales aux matrices extracellulaires. Nous avons déterminé la structure du peptide par modélisation moléculaireKR2 est le premier peptide issu du venin de scorpion qui inhibe l’adhésion des cellules tumorales aux matrices extracellulaires. Nous avons déterminé la structure du peptide par modélisation moléculaire Ab initio. Contrairement au désintégrines qui se fixent spécifiquement sur un sous type d’intégrines (α1β1 ou αvβ3….), nAb initio. Contrairement au désintégrines qui se fixent spécifiquement sur un sous type d’intégrines (α1β1 ou αvβ3….), nous avons montréous avons montré
pour la première fois que ce peptide agit aussi bien au niveau de l’intégrinepour la première fois que ce peptide agit aussi bien au niveau de l’intégrine α1β1α1β1 et l’intégrineet l’intégrine αvβ3αvβ3. Nous avons montré par des études in silico que cette double spécificité pourrait etre dictée par la présence de deux motifs contigus au niveau de l’extremité C-terminale du peptide . KR2 représente un outil structural très interessant en tant. Nous avons montré par des études in silico que cette double spécificité pourrait etre dictée par la présence de deux motifs contigus au niveau de l’extremité C-terminale du peptide . KR2 représente un outil structural très interessant en tant
que plate-forme moléculaire pour la conception de médicaments puissants et sélectifs pour le traitement de nombreux types de cancer .que plate-forme moléculaire pour la conception de médicaments puissants et sélectifs pour le traitement de nombreux types de cancer .
Etude in silico Activité anti-tumorale
Résultats & Discussions
Conclusions et perspectives
Références
Shattil, S. J., Kim, C. & Ginsberg, M. H. The final steps of integrin activation: the end game. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 11, 288–300 (2010).
Kallech-Ziri, O.; Luis, J.; Daoud, S.; Bazaa, A.; Srairi, A. N.;Andreotti, N.; Lehmann, M.; Zouari, R.; Mabrouk, K.; Marvaldi, J.; Sabatier, J.-M.; Ayeb, M. E.; Marrakchi, N. Lab Invest 85, 1507–1516 (2005).
Xiong, J. P. et al. Crystal structure of the extracellular segment of integrin αVβ3 in complex with an Arg‐Gly‐Asp ligand. Science 296, 151–155 (2002).
Le cancer est une maladie redoutable qui implique plusieurs processus physiologiques complexes. Au cours de la dernière
décennie, plusieurs études ont montré que les intégrines, les métalloprotéases et les canaux ioniques sont surexprimés
dans un certain nombre de tumeurs, émergent donc comme biomarqueurs et cibles pharmacologiques appropriés pour le
traitement de cette maladie. Les intégrines sont des récepteurs membranaires impliquées directement dans toutes les
étapes de la cancérogenèse. Certaines se lient via un motif de reconnaissance impliqué dans l'adhérence cellulaire, ces
motifs agissent dans les corrélations entre les cellules endothéliales, les cellules tumorales et la matrice extracellulaire.
Plusieurs désintegrines des venins de vipères ont été identifiées. Ces protéines agissent via un motif structural d’adhésion
(RGD, KGD, MVD ou KTS …). Des études in vitro et ex vivo ont montré que le motif KTS, ainsi que le motif RTS,
interagissent spécifiquement et possédent une haute affinité pour l’intégrine 1 1.α β
Dans ce contexte, nos travaux sont consacrés à rechercher et purifier à partir de venin de scorpion ciblant des récepteurs
exprimés au niveau des cellules. Nous avons purifié et caractérisé, à partir du venin de scorpion, un nouveau peptide,
désigné KR2, qui se démarque par une séquence courte réticulée par un seul pont disulfure au lieu de trois retrouvés
habituellement au niveau des toxines courtes.
Relation structure fonction
Organisation et topologies de deux intégrines αvβ3 et α1β1. αvβ3 reconnaît la fibronectine
ainsi que d'autres proteines de la matrice extracellulaire présentants le motif de surface
RGD (jaune). α1β1 reconnaît le collagène de type IV grâce à son domaine α1.
Oussema Khamessi, Hazem Ben Mabrouk, Houcemeddine Othman, Naziha Marrakchi, Najet Srairi-Abid and Riadh Kharrat.
Université de Tunis El Manar, Institut Pasteur de Tunis, Laboratoire des Venins et biomolécules thérapeutiques LR11IPT08, Tunis, 1002, Tunisia.
KR2 ne présente aucun effet cytotoxique vis-à-vis des
cellules du glioblastome humain U87 (A) et des cellules du
Phéochromocytome PC12 (B) jusqu’à une dose de 100 µM .
La toxicité du KR2 testée sur des souris mâles C57/BL6 de
20 ± 2 g, par une injection par voie intracérébroventriculaire
montre que KR2 n’est pas toxique jusqu’à une dose de 5 µg.
(A) Test couples cellules/matrice extracellulaires
impliquant une seule intégrine. (B) L’utilisation d’anti-
corps monoclonaux spécifiques d’intégrines montre que
KR2 inhibe l’adhésion via les intégrines α1β1 et αvβ3 .
KR2 inhibe l’adhésion des cellules PC12 sur le collagène IV et
des cellules U87 sur le fibrinogène et la fibronectine.
L’adhésion sur la matrice non spécifique la poly-L-Lysine n’est
pas touchée. Ceci suggère que l’inhibition de l’adhésion
cellulaire par KR2 est intégrine spécifique.
KR2 inhibe l’adhésion des cellules PC12 sur le collagène IV
d’une manière dose dépendante avec une IC50 de 5 µM. Le
peptide KR2 inhibe l’adhésion des cellules gliomateuses U87
sur le fibrinogène et la fibronectine d’une manière dose
dépendante avec une IC50 de 15 µM pour les deux matrices.
Dynamique moléculaire du peptide KR2 qui a été simulé pendant 300 ns dans un solvant explicite. (A) La courbe RMSD ainsiDynamique moléculaire du peptide KR2 qui a été simulé pendant 300 ns dans un solvant explicite. (A) La courbe RMSD ainsi
que des snapshots du peptide sont représentés pour chaque 20 ns. (B) Le profil de fluctuation par résidu (RMSF) a étéque des snapshots du peptide sont représentés pour chaque 20 ns. (B) Le profil de fluctuation par résidu (RMSF) a été
également calculé.également calculé.
La structure du peptide KR2 à été déterminée par une
approche Ab initio (faute de disponibilité d’un template
adéquat pour prédire la structure du peptide par modélisation
moléculaire par homologie). Cette étude, facilitée par la taille
relativement réduite du peptide, montre une structure en
pseudo-tour flanquée par deux résidus Cysteines qui forment
un pont disulfure. Les deux motifs 1 et 2 pourraient expliquer
l’activité au niveau des intégrines.
Les deux conformations 1 et 2 les plus
favorables interagissent successivement
par le motif KXX au niveau de
l’intégrine α1β1, et par le motif DXX
sur l’intégrine αvβ3 .
Quatre valets énergétiques représentés en blue
sont indiqués dont deux reflètent les
conformations 1 et 2 .
La dynamique moléculaire montre deux phases séparées par une transition structurale. La variation par rapport à la structure du
départ est importante allant jusqu'à 8 Å. Le peptide est très flexible durant toute la simulation .
Paysage énergétique du peptide KR2 calculé à partir des snapshots de
dynamique moléculaire .
Modèle d’interaction proposé de l’interaction du peptide KR2 sur les
intégrines αvβ3 et α1β1.
KXX
DXX
Etude du mode d’action du KR2Etude du mode d’action du KR2
Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87
Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87 sur différentesEffet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87 sur différentes
matrices extracellulairesmatrices extracellulaires
Modèle du peptide KR2 établi par une approche Ab initio. Le pont disulfure est marqué en jaune.
(A)
(B)
(A)
(A)
(A)
(A)
(B)
(B)
(B)
Surfaces d’interaction des intégrines αvβ3 (A) et
α1β1 (B). La structure de l’intégrine αvβ3 est
complexée au motif RGD
Étude structurale et pharmacologique d’un nouveau peptide purifié à partir du venin de scorpion
(A)
(B)
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  • 1. Effet du KR2 sur la toxicité des cellules PC12 et U87Effet du KR2 sur la toxicité des cellules PC12 et U87 Introduction αvβ3 α1β1α1β1 αvβ3 (A) KR2 est le premier peptide issu du venin de scorpion qui inhibe l’adhésion des cellules tumorales aux matrices extracellulaires. Nous avons déterminé la structure du peptide par modélisation moléculaireKR2 est le premier peptide issu du venin de scorpion qui inhibe l’adhésion des cellules tumorales aux matrices extracellulaires. Nous avons déterminé la structure du peptide par modélisation moléculaire Ab initio. Contrairement au désintégrines qui se fixent spécifiquement sur un sous type d’intégrines (α1β1 ou αvβ3….), nAb initio. Contrairement au désintégrines qui se fixent spécifiquement sur un sous type d’intégrines (α1β1 ou αvβ3….), nous avons montréous avons montré pour la première fois que ce peptide agit aussi bien au niveau de l’intégrinepour la première fois que ce peptide agit aussi bien au niveau de l’intégrine α1β1α1β1 et l’intégrineet l’intégrine αvβ3αvβ3. Nous avons montré par des études in silico que cette double spécificité pourrait etre dictée par la présence de deux motifs contigus au niveau de l’extremité C-terminale du peptide . KR2 représente un outil structural très interessant en tant. Nous avons montré par des études in silico que cette double spécificité pourrait etre dictée par la présence de deux motifs contigus au niveau de l’extremité C-terminale du peptide . KR2 représente un outil structural très interessant en tant que plate-forme moléculaire pour la conception de médicaments puissants et sélectifs pour le traitement de nombreux types de cancer .que plate-forme moléculaire pour la conception de médicaments puissants et sélectifs pour le traitement de nombreux types de cancer . Etude in silico Activité anti-tumorale Résultats & Discussions Conclusions et perspectives Références Shattil, S. J., Kim, C. & Ginsberg, M. H. The final steps of integrin activation: the end game. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 11, 288–300 (2010). Kallech-Ziri, O.; Luis, J.; Daoud, S.; Bazaa, A.; Srairi, A. N.;Andreotti, N.; Lehmann, M.; Zouari, R.; Mabrouk, K.; Marvaldi, J.; Sabatier, J.-M.; Ayeb, M. E.; Marrakchi, N. Lab Invest 85, 1507–1516 (2005). Xiong, J. P. et al. Crystal structure of the extracellular segment of integrin αVβ3 in complex with an Arg‐Gly‐Asp ligand. Science 296, 151–155 (2002). Le cancer est une maladie redoutable qui implique plusieurs processus physiologiques complexes. Au cours de la dernière décennie, plusieurs études ont montré que les intégrines, les métalloprotéases et les canaux ioniques sont surexprimés dans un certain nombre de tumeurs, émergent donc comme biomarqueurs et cibles pharmacologiques appropriés pour le traitement de cette maladie. Les intégrines sont des récepteurs membranaires impliquées directement dans toutes les étapes de la cancérogenèse. Certaines se lient via un motif de reconnaissance impliqué dans l'adhérence cellulaire, ces motifs agissent dans les corrélations entre les cellules endothéliales, les cellules tumorales et la matrice extracellulaire. Plusieurs désintegrines des venins de vipères ont été identifiées. Ces protéines agissent via un motif structural d’adhésion (RGD, KGD, MVD ou KTS …). Des études in vitro et ex vivo ont montré que le motif KTS, ainsi que le motif RTS, interagissent spécifiquement et possédent une haute affinité pour l’intégrine 1 1.α β Dans ce contexte, nos travaux sont consacrés à rechercher et purifier à partir de venin de scorpion ciblant des récepteurs exprimés au niveau des cellules. Nous avons purifié et caractérisé, à partir du venin de scorpion, un nouveau peptide, désigné KR2, qui se démarque par une séquence courte réticulée par un seul pont disulfure au lieu de trois retrouvés habituellement au niveau des toxines courtes. Relation structure fonction Organisation et topologies de deux intégrines αvβ3 et α1β1. αvβ3 reconnaît la fibronectine ainsi que d'autres proteines de la matrice extracellulaire présentants le motif de surface RGD (jaune). α1β1 reconnaît le collagène de type IV grâce à son domaine α1. Oussema Khamessi, Hazem Ben Mabrouk, Houcemeddine Othman, Naziha Marrakchi, Najet Srairi-Abid and Riadh Kharrat. 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KR2 inhibe l’adhésion des cellules PC12 sur le collagène IV d’une manière dose dépendante avec une IC50 de 5 µM. Le peptide KR2 inhibe l’adhésion des cellules gliomateuses U87 sur le fibrinogène et la fibronectine d’une manière dose dépendante avec une IC50 de 15 µM pour les deux matrices. Dynamique moléculaire du peptide KR2 qui a été simulé pendant 300 ns dans un solvant explicite. (A) La courbe RMSD ainsiDynamique moléculaire du peptide KR2 qui a été simulé pendant 300 ns dans un solvant explicite. (A) La courbe RMSD ainsi que des snapshots du peptide sont représentés pour chaque 20 ns. (B) Le profil de fluctuation par résidu (RMSF) a étéque des snapshots du peptide sont représentés pour chaque 20 ns. (B) Le profil de fluctuation par résidu (RMSF) a été également calculé.également calculé. La structure du peptide KR2 à été déterminée par une approche Ab initio (faute de disponibilité d’un template adéquat pour prédire la structure du peptide par modélisation moléculaire par homologie). Cette étude, facilitée par la taille relativement réduite du peptide, montre une structure en pseudo-tour flanquée par deux résidus Cysteines qui forment un pont disulfure. Les deux motifs 1 et 2 pourraient expliquer l’activité au niveau des intégrines. Les deux conformations 1 et 2 les plus favorables interagissent successivement par le motif KXX au niveau de l’intégrine α1β1, et par le motif DXX sur l’intégrine αvβ3 . Quatre valets énergétiques représentés en blue sont indiqués dont deux reflètent les conformations 1 et 2 . La dynamique moléculaire montre deux phases séparées par une transition structurale. La variation par rapport à la structure du départ est importante allant jusqu'à 8 Å. Le peptide est très flexible durant toute la simulation . Paysage énergétique du peptide KR2 calculé à partir des snapshots de dynamique moléculaire . Modèle d’interaction proposé de l’interaction du peptide KR2 sur les intégrines αvβ3 et α1β1. KXX DXX Etude du mode d’action du KR2Etude du mode d’action du KR2 Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87 Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87 sur différentesEffet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87 sur différentes matrices extracellulairesmatrices extracellulaires Modèle du peptide KR2 établi par une approche Ab initio. Le pont disulfure est marqué en jaune. (A) (B) (A) (A) (A) (A) (B) (B) (B) Surfaces d’interaction des intégrines αvβ3 (A) et α1β1 (B). La structure de l’intégrine αvβ3 est complexée au motif RGD Étude structurale et pharmacologique d’un nouveau peptide purifié à partir du venin de scorpion (A) (B) Conformation 1 Conformation 2