Développement d'une nouvelle stratégie antifongique ciblant un domaine de lecture épigénétique

Developing a novel antifungal strategy by targeting an epigenetic reader domain

• Auteur / Autrice : Kaiyao Wei
• Direction : Carlo Petosa, Jérôme Govin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie microbiologie immunologie
• Date : Soutenance le 08/10/2020
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Andréa Dessen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Carlo Petosa, Nicolas Papon, Gwénaël Rabut
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alix Coste, Panagis Filippakopoulos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Criblage pharmacologique

Protéines BET

Candida

Candida glabrata

Mots clés libres

Infectiologie

Antifongique

Candida glabrata

Bdf1

Bromodomaine

Infectiology

Antifungal

Candida glabrata

Bdf1

Bromodomain

Résumé

Candida glabrata est une levure pathogène associée à une mortalité élevée chez les patients immunodéprimés. Une croissance importante des souches résistantes aux médicaments antifongiques au cours des derniers dix ans indique un besoin urgent de nouvelles stratégies thérapeutiques. Ce projet concerne une nouvelle stratégie antifongique potentielle qui cible la protéine Bdf1, membre de la famille BET des facteurs de transcription. Les protéines BET s’associent à la chromatine par le biais de leurs deux bromodomaines (BD1 et BD2), des modules "lecteur" épigénétiques qui reconnaissent les lysines acétylées dans les histones. L’objectif global de ce projet est de valider les bromodomaines (BDs) de Bdf1 en tant que cible antifongique chez C. glabrata. Les objectifs spécifiques sont de (i) vérifier la fonction essentielle des BDs de Bdf1 chez C. glabrata ; (ii) étudier l’activité de liaison et la structure atomique des deux BDs de Bdf1 ; et (iii) identifier des composés qui inhibent sélectivement les BDs de Bdf1.J’ai démontré que les deux BDs de Bdf1 sont essentiels pour la croissance de C. glabrata in vitro. J’ai déterminé les structures cristallines à haute résolution de BD1 et BD2, qui révèlent que leurs poches de liaison sont différentes de celles des BDs BET humains. J’ai aussi optimisé un essai FRET de type « homogeneous time-resolved » (HTRF) afin d’identifier des inhibiteurs des BDs de Bdf1 et je l’ai utilisé pour cribler une chimiothèque de plus de 100 000 composés. Cela a identifié plusieurs composés qui inhibent les BDs fongiques de façon sélective par rapport aux homologues humains. De plus, quelques-uns de ces composés sont capables d’inhiber la croissance de C. glabrata in vitro. En final, j’ai également déterminé la structure cristalline du composé le plus prometteur en complexe avec BD1 de Bdf1 afin de faciliter l’optimisation chimique de cet inhibiteur. Nous espérons que les résultats de ces études vont ouvrir la porte sur le rôle de Bdf1 comme une cible thérapeutique antifongique chez C. glabrata.

Candida glabrata is a pathogenic yeast associated with a high rate of morbidity and mortality in immunocompromised patients. An alarming rise in drug resistant strains over the past decade has led to an urgent need for novel therapeutic strategies. This project concerns a potential new antifungal strategy that targets the protein Bdf1, a member of the BET family of transcription factors. BET proteins associate with chromatin through their two bromodomains (BD1 and BD2), epigenetic "reader" modules that recognize acetylated lysine residues in histones. The overall goal of this project is to validate Bdf1 bromodomains (BDs) as an antifungal drug target in C. glabrata. Specific objectives are to: (i) verify that Bdf1 BD function is essential in C. glabrata; (ii) investigate the ligand-binding activity and structure of C. glabrata Bdf1 BDs; and (iii) identify compounds that selectively inhibit C. glabrata Bdf1 BDs.I have shown that the two BDs of Bdf1 are essential for the growth of C. glabrata in vitro. I determined crystal structures of Bdf1 BD1 and BD2, which reveal that their ligand binding pockets are stereochemically distinct from those of human BDs. I developed a homogeneous time-resolved FRET (HTRF) assay to identify Bdf1 BD inhibitors and used it to screen a library of >100,000 compounds. This identified several compounds that selectively inhibit the fungal BDs compared to the human homologs. Furthermore, a few of these compounds are active against C. glabrata in yeast growth inhibition assays. Finally, I also determined the crystal structure of the most promising compound in complex with Bdf1 BD1 in order to facilitate further chemical optimization. Successful completion of this work will establish proof of principle that BET inhibition is a valid antifungal therapeutic strategy in C. glabrata.