Conception, synthèse et évaluation de ligands de TEAD pour le traitement des cancers

Design, synthesis and evaluation of TEAD’s ligands as anticancer strategy

• Auteur / Autrice : Manon Sturbaut
• Direction : Philippe Cotelle
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du médicament et des autres produits de santé
• Date : Soutenance le 27/09/2019
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Neuroscience et Cognition (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

thérapie

Cancer

Dissertation universitaire

Ligands

Cancer -- Thérapeutique

Ligands (biochimie)

Interactions protéine-protéine

Mots clés libres

Interaction protéine-protéine

Ligands de TEAD

Voie Hippo

Anticancer

Protein-protein interaction

TEAD ligands

Hippo pathway

Anticancer

Résumé

La voie de signalisation Hippo est un acteur important dans le contrôle de la taille des organes, la prolifération et différenciation cellulaire et l’apoptose. Elle consiste en une cascade de kinases qui a pour fonction principale de réguler la phosphorylation des co-activateurs YAP et TAZ afin de contrôler leur import nucléaire et leur interaction avec les facteurs de transcription TEAD1-4 (Transcriptional enhancer associate domain). La formation des complexes YAP/TAZ-TEAD1-4 induit l’expression de gènes jouant un rôle important dans de nombreux processus cellulaires tels que l'adhésion, la migration, la prolifération, la différenciation, la survie, l'apoptose et la sénescence des cellules. La surexpression de YAP, TAZ et TEAD dans de nombreux cancers justifient l’intérêt de ces complexes comme cibles thérapeutiques innovantes dans le traitement des cancers.Les structures cristallographiques des complexes YAP/TAZ-TEAD1-4 disponibles montrent trois interfaces d’interaction entre les deux protéines dont deux semblent essentielles. De plus, TEAD1-4 possèdent une poche interne hydrophobe contenant une cystéine pouvant être S-palmitoylée ou myristoylée. Cette acylation semble importante pour la stabilité de la protéine et une perte de cette modification post-traductionnelle affecte l’interaction YAP/TAZ-TEAD. Les protéines TEADs présentent donc plusieurs sites « druggable ».A partir des données antérieures, nous avons développé trois familles de molécules. La première est une exemplification d’un composé identifié précédemment par criblage virtuel comme ligand potentiel de l’interface 3. Les composés de la seconde famille de molécules se sont avérés être des ligands de l’interface 2 révélant, en se liant à TEAD, une poche cryptique inattendue. La troisième famille de molécules cible spécifiquement la poche interne de TEAD. Les molécules synthétisées ont été co-cristallisées avec TEAD2 et sept structures cristallographiques ont été obtenues avec des résolutions satisfaisantes. L’affinité de certains composés pour TEAD2 a été mesurées par résonance plasmonique de surface et thermophorèse à petite échelle. Finalement, l’activité biologique de nos molécules a été évaluée sur cellules HEK293T (TEAD-luciferase reporter plasmid) et sur cellules MDA-MB-231 (expression protéique des gènes cibles).

The Hippo signaling pathway is an important player in the control of organ size, cell proliferation, differentiation, and apoptosis. It consists of kinases cascade which regulate the phosphorylation of coactivators YAP and TAZ in order to control their nuclear import and their interaction with TEAD1-4 (Transcriptional enhancer associate domain). The formation of the YAP/TAZ-TEAD1-4 complexes leads to the expression of genes involved in cell adhesion, migration, proliferation, differentiation, apoptosis, and senescence. YAP, TAZ and TEAD are overexpressed in several cancers and targeting these YAP/TAZ-TEAD complexes appears as an innovative strategy for the cancer treatment.The available crystal structures of YAP/TAZ-TEAD1-4 complexes show three interfaces between both proteins, two of them are essential for maintaining the protein-protein interaction. In addition, TEAD1-4 possesses an internal hydrophobic pocket containing a cysteine which can be S-palmitoylated or myristoylated. This acylation seems to be important for the stability of the protein and the loss of this post-translational modification affects the YAP/TAZ-TEAD interaction. Therefore, TEAD1-4 present differents druggables sites which can be targeted.From previous results, we have prepared three series of molecules. In a first series, we examplified a compound which was previously identified through a virtual screening against interface 3. Compounds of the second series were found to be ligands of interface 2 and revealed the existence of a unexpected crytic site. The third series of molecules specifically targeted the internal pocket of TEAD. TEAD2 crystals were soaked with the new synthesized molecules and seven co-crystals with a satisfactory resolution were obtained. The affinity of some relevant compounds for TEAD2 was measured by surface plasmon resonance and microscale thermophoresis. Finally, the biological activity of our compounds was evaluated on HEK293T cells (TEAD-luciferase reporter plasmid) and MDA-MB-231 cells (protein expression of target genes).