Identification d'inhibiteurs d'enzymes anticancéreux et antiviraux provenant de plantes côtières, terrestres et d'algues à l'aide d'une stratégie de capture de ligands avec des enzymes greffées sur des billes magnétiques

Identification of anti-cancer and anti-viral enzyme inhibitors from coastal, terrestrial plants and algae using a magnetic bead-grafted enzyme ligand capture strategy

• Auteur / Autrice : Luiz Luiz
• Direction : Laurent Picot
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie des substances naturelles
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2022
• Etablissement(s) : La Rochelle
• Ecole(s) doctorale(s) : EUCLIDE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Littoral, Environnement et sociétés

Mots clés

Mots clés libres

Pêche aux ligands

Phytochimie

Corona virus

Melanoma

Ligand fishing

Phytochemistry

Corona virus

Melanoma

Résumé

Malgré les progrès réalisés ces dernières décennies en biologie du cancer et en thérapies ciblées, cette maladie reste la deuxième cause de mortalité dans le monde. En particulier, des limites thérapeutiques subsistent pour les formes les plus agressives et chimiorésistantes comme le mélanome métastatique. De même, les infections virales affectent une proportion importante de la population mondiale et la pandémie actuelle de COVID-19 nous rappelle le besoin urgent d'identifier des composés actifs innovants pour développer des médicaments antiviraux efficaces. Les plantes côtières et les organismes marins, en particulier les micro- et macro-algues, ont développé un arsenal de métabolites secondaires cytotoxiques et allélopathiques qui représentent une source originale et encore peu explorée de molécules actives anticancéreuses et antivirales. Certaines ont des activités antivirales ou cytotoxiques, sans que les molécules responsables de ces activités soient clairement identifiées. Elles contiennent une grande variété d'hétérocycles, de lipides bioactifs, de terpènes, d'acétogénines, de polyphénols, de composés halogénés ou sulfatés et de pigments qui peuvent cibler des enzymes clés dans les processus de tumorigenèse ou de prolifération virale. Le principal défi actuel est donc de cribler et de purifier ces ingrédients actifs de manière efficace et rapide à partir de matrices complexes. Le doctorant développera une technique innovante de pêche aux ligands utilisant des extraits de plantes et d'algues pour identifier des inhibiteurs sélectifs d'enzymes clés impliquées dans la prolifération tumorale, la chimiorésistance et l'assemblage de particules virales. L'objectif est d'immobiliser des enzymes cibles (BRAF kinase, sphingosine kinases 1 et 2, topoisomérases I et II et SARS-COV-2 protéase 3CL) sur des microbilles magnétiques, puis de purifier par affinité des molécules naturelles qui se lient spécifiquement à ces enzymes en les séparant de leur matrice par tri magnétique. Dans un premier temps, la preuve de concept de la stratégie sera réalisée avec des ligands connus des enzymes, puis des extraits d'algues et de plantes seront criblés pour capturer des molécules originales. Les molécules seront éluées par renforcement de la force ionique ou par compétition avec des ligands connus et caractérisées par spectrométrie de masse à haute résolution et RMN. Les molécules purifiées seront évaluées pour leur capacité à inhiber les enzymes, la croissance des cellules cancéreuses et la réplication virale in vitro.

Despite the progress made in recent decades in cancer biology and targeted therapies, this disease remains the second leading cause of death in the world. In particular, therapeutic limits still exist for the most aggressive chemoresistant forms such as metastatic melanoma. Similarly, viral infections affect a significant proportion of the world's population and the current pandemic of COVID-19 reminds us of the urgent need to identify innovative active compounds to develop effective antiviral drugs. Coastal plants and marine organisms, particularly micro- and macro-algae, have developed an arsenal of cytotoxic and allelopathic secondary metabolites that represent an original and still little explored source of active anticancer and antiviral molecules. Some have antiviral or cytotoxic activities, although the molecules responsible for these activities have not been clearly identified. They contain a wide variety of heterocycles, bioactive lipids, terpenes, acetogenins, polyphenols, halogenated or sulphated compounds and pigments that may target key enzymes in tumorigenesis or viral proliferation processes. The main current challenge is therefore to screen and purify these active ingredients efficiently and rapidly from complex matrices. The PhD student will develop an innovative ligand fishing technique using extracts from plants and algae to identify selective inhibitors of key enzymes involved in tumour proliferation, chemoresistance and viral particle assembly. The objective is to immobilise target enzymes (BRAF kinase, sphingosine kinases 1 and 2, topoisomerases I and II and SARS-COV-2 protease 3CL) on magnetic microbeads and then affinity purify natural molecules that bind specifically to these enzymes by separating them from their matrix by magnetic sorting. Initially, the proof of concept of the strategy will be carried out with known ligands of the enzymes, then algal and plant extracts will be screened to capture original molecules. Molecules will be eluted by ionic strength enhancement or competition with known ligands and characterised by high resolution mass spectrometry and NMR. The purified molecules will be evaluated for their ability to inhibit enzymes, cancer cell growth and viral replication in vitro