Profilage de métalloprotéases par spectrométrie de masse MALDI via l’utilisation de nouvelles sondes moléculaires (ABP)

New Activity-based Probes for Mass spectrometry Profiling of Metalloproteases

• Auteur / Autrice : Mylene Sejalon-Cipolla
• Direction : Sonia Cantel
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie Biomoléculaire
• Date : Soutenance le 10/11/2022
• Etablissement(s) : Montpellier, Ecole nationale supérieure de chimie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Chimiques Balard (Montpellier ; 2003-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Biomolécules Max Mousseron (Montpellier)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : F9. Acides Aminés, Hétérocycles, Peptides & Protéines
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Inguimbert
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sonia Cantel, Nicolas Inguimbert, Fabienne Burlina, Dominique Bonnet, Gilles Subra, Laurent Devel, Danièle Noël
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Fabienne Burlina, Dominique Bonnet

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métalloprotéinases

Spectrométrie de masse

Synthèse organique

Mots clés libres

Digestion enzymatique

Interface Chimie/biologie

Spectrométrie de masse MALDI

Imagerie MALDI

Synthèse organique

Organic synthesis

Maldi

Imaging mass spectrometry

Enzymatic digestion

Résumé

La technologie ABPP (Activity-based Probes Proteomic) consiste à analyser des protéomes à l'aide de molécules-sondes spécifiques, capables de reconnaître une ou plusieurs protéines d'intérêt. Grace à une interaction de forte affinité avec sa cible, la sonde peut réagir et établir une liaison covalente avec la protéine en transférant un marqueur pour faciliter sa détection ou sa capture par exemple. L'ABP permet donc d'isoler ou de localiser la protéine ciblée dans un mélange complexe. Les sondes permettant la détection d'enzymes ont été jusqu'à maintenant développés à partir d'inhibiteurs réversibles possédant un agent photo-réticulant. L'irradiation nécessaire à l'établissement d'une liaison covalente ne permet pas leur utilisation in vivo. Le projet PROMAP vise à concevoir, synthétiser et utiliser de nouvelles sondes ciblant des métalloprotéases de la matrice (MMP) sans faire usage de la stratégie de photoactivation. Les MMP constituent une famille d'enzymes très importante qui intervient dans de très nombreux phénomènes physiopathologiques (cancers, cicatrisation, inflammation…). Leur présence, leur état d'activation, leur concentration et l'équilibre entre les différents formes témoigne de processus tout à fait normaux ou, au contraire constituent des marqueurs de progression de maladies. Il est donc important de disposer d'outils permettant de documenter leur présence, leur activation spatiale et temporelle dans divers contextes biologiques. La spectrométrie de masse MALDI-MS est l'une des méthodes de choix pour réaliser cette cartographie. Le suivi par spectrométrie de masse de ces protéines présentes en faible abondance dans un environnement complexe constitue cependant un réel défi.

Activity-based probes bind covalently to their target enzymes in a mechanism-based manner allowing unambiguous discrimination between the active enzyme and its inactive or inhibitor-bound counterparts. Since metalloproteases catalysis is non-covalent, activity-based probes that target them have been developed using reversible inhibitors decorated with photo-crosslinkers, which limit their scope to ex vivo use. By relying on a favorable structural context and by exploiting targeted chemistry, ProMAP project will focus on development of novel activity-based probes capable of covalently modifying matrix metalloproteases without making use of photo-activation. Within human protease family composed of more than 500 members with approximately one third of metalloproteinases, matrix metalloproteases (MMPs) constitutes a small enzyme family of 23 members involved in very many pathophysiological phenomena (cancers, wound healing, inflammation). The role of these zinc-dependent endopeptidases remains to be clarified in numerous biological processes. Some MMPs participate in disease progression while others play a protective function, stressing the need to better document their spatial and temporal activation in various biological contexts. MALDI-MS mass spectrometry is one of the methods of choice to achieve this mapping. Mass spectrometry protein tracking, present in low abundance in a complex environment, represents a real challenge. In this context, chemical derivatization is a very promising technique for improving detection of peptides by mass spectrometry. This approach consists in conjugating a MS-tag to peptides for modifying their ionization properties. MALDI MS-tags enable to discriminate signals induced by labelled peptides from those of unlabeled ones. This discriminating effect represents a method of choice for the detection and quantification of low-abundance peptides in complex proteomes.