Etudes structurales par RMN des acides nucléiques G-quadruplexes de KRAS et leur interaction avec des ligands.

NMR structural studies of G-quadruplexes nucleic acids from KRAS and their interaction with ligands.

• Auteur / Autrice : Julien Marquevielle
• Direction : Gilmar Salgado
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance le 18/12/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Acides Nucléiques : Régulations Naturelle et Artificielle
• Jury : Président / Présidente : Concetta Giancola
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cameron Mackereth
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : David Monchaud, Radovan Fiala

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cancer -- Thérapeutique

Résonance magnétique nucléaire

Gène KRAS

Mots clés libres

G-Quadruplexe

RMN

Ligands

Cancer

KRAS

G-Quadruplex

NMR

Ligands

Cancer

KRAS

Résumé

L'oncogène KRAS code pour une protéine GTPasique hautement mutée qui agit comme un « interrupteur » entre des états actifs et inactifs, un mécanisme important dans les processus comme la réplication ou la prolifération cellulaire. Quand ils sont dérégulés, ces processus sont à l’origine des cancers. Les mutations de KRAS sont particulièrement impliquées dans les cancers des poumons (30%), colorectaux (44%) et pancréatiques (97%). Malgré le fait que ces mutations soient bien connues, aucune molécule ne cible KRAS car toutes les stratégies actuelles ne sont pas assez efficaces pour les thérapies contre le cancer. C’est pourquoi de nouvelles stratégies ont émergé il y a quelques années visant directement la région promotrice de KRAS et plus précisément des structures appelées G-quadruplexes (G4). Même si le phénomène n’est pas encore parfaitement compris, de nombreux exemples dans la littérature montre que ces structures peuvent se former in vitro et dans les conditions cellulaires. Il a été montré que les G4 formés dans la région promotrice de KRAS peuvent lier des facteurs de transcription et perturber le processus en agissant comme un bloc lorsque l’enzyme vient lire la séquence. La stabilisation ou la destruction des G4, en utilisant de petits ligands chimiques par exemple, pourrait devenir une nouvelle voie de thérapie. Ce travail se concentre sur une séquence de 32 résidus (KRAS32R) qui peut former un G4 et correspond également au domaine minimal d’interaction de certains facteurs de transcription comme MAZ ou hnRNP A1. Cette dernière est capable de lier les G4 de KRAS32R et de les défaire favorisant ainsi la transcription de KRAS. Ce projet vise à comprendre la formation du G4 de KRAS32R au niveau atomique ainsi que son interaction avec de petites molécules organiques qui pourraient agir sur la transcription

KRAS gene codes for a highly mutated GTPase protein acting as a « switch » between an active and an inactive state, a mechanism found to be important in biological processes such as cell replication and proliferation. When misregulated, these processes are found to be at the origin many types of cancer. KRAS mutations are particularly implicated in lung (30%), colorectal (44%) and pancreatic (97%) cancers. Despite the fact that those mutations are well known, KRAS is still an undruggable target because all the actual strategies (RAS activator inhibitors, membrane association inhibitors, and so on) are not efficient enough as cancer therapies. That is why new strategies have emerged recently, such as directly targeting the KRAS promoter region and especially some specific structures called G-quadruplexes (G4). Although we do not understand well the phenomena, there are plenty of evidence in the literature that these structures can assemble both in vitro and in cellular conditions. It was shown that G4 within KRAS promoter region can bind transcription related proteins and disturb transcription process acting as a block mechanism when transcription machinery is reading the genetic sequence. Stabilization of these structures, using small chemical ligands for example, could become a new area of therapy. In my thesis work, I am focused on a 32 nucleotide sequence (KRAS32R) which can form G4 and also corresponds to the minimal interaction domain of transcription proteins such as MAZ or hnRNP1. This last protein is capable of binding to KRAS32R G-quadruplexes and possibly unfolding it, favoring the transcription of KRAS. This project aims to understand the folding of this KRAS32R G-quadruplex at atomic level and its interaction with small organic molecules that would have some effect on transcription process.