Découverte et synthèse chimique totale de D-protéines pour le ciblage moléculaire de glyco-épitopes tumoraux

Discovery and total chemical synthesis of D-proteins for the molecular targeting of tumor glyco-epitopes

• Auteur / Autrice : Victor Lapointe
• Direction : Vincent Aucagne, Carlo Pifferi
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2024
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CBM - Centre de Biophysique Moléculaire

Mots clés

Mots clés libres

Découverte de ligands d'affinité

Affibody

Phage Display

Cristallographie

Synthèse chimique de protéines

Protein Chemical Synthesis

Crystallography

Affinity Ligand Discovery

Phage Display

Affibody

Résumé

Les biomolécules ont évolué dans un contexte « homochiral »[1] ; par exemple, les protéines naturelles sont constituées d'acides aminés de configuration « L ». Les D-protéines synthétiques 'miroir' (composées d'acides aminés « D » et de glycine achirale) présentent un énorme potentiel pour des applications biomédicales en raison de leur meilleure résistance à la protéolyse et de leur immunogénicité négligeable lorsqu'elles sont administrées in vivo.[2] Dans ce contexte, des petites D-protéines (6-7 kDa), conçues pour lier des cibles biologiques avec affinité et sélectivité comparables à celle des anticorps (150 kDa) bénéficieraient d'une meilleure bio-distribution ainsi que d'une versatilité exceptionnelle pour leur dérivatisation chimique avec des sondes et des principes actifs, fournissant ainsi des outils de nouvelle génération pour la biomédecine moléculaire. Dans ce projet de thèse, une approche multidisciplinaire impliquant la technique du « mirror-image phage display »[3] et la synthèse chimique des protéines sera mis en place dans le but de générer des D-affibodies[4] (D-AFBs) en tant que mini-protéines (≈60 acides aminés) capable de lier avec haute affinité et haute spécificité des glycopeptides d'intérêt clinique. La fonctionnalité des D-AFBs sera étudiée au moyen d'essais biophysiques et cellulaires ; leur biocompatibilité et leur profil immunologique seront également investigués, ce qui permettra d'obtenir de nouvelles connaissances dans le domaine des D-protéines pour les sciences de la vie. En parallèle, on exploitera la cristallographie racémique [5] pour faciliter l'obtention de structures tridimensionnelles des complexes « AFB:glycopeptide », afin de pouvoir réaliser une optimisation rationnelle des ligands, par exemple en étendant l'espace chimique dans les régions de liaison à la cible par des mutations avec des acides aminés non canoniques.

Biomolecules have evolved in an 'homochiral' context;[1] for example, natural proteins are made up of amino acids of 'L' configuration. Synthetic 'mirror' D-proteins (composed of 'D' amino acids and achiral glycine) have an enormous potential for biomedical applications due to their greater resistance to proteolysis and negligible immunogenicity when administered in vivo.[2] In this context, small D-proteins (6-7 kDa), designed to bind biological targets with affinity and selectivity comparable to that of antibodies (150 kDa) would benefit from enhanced bio-distribution as well as exceptional versatility for their chemical derivatization with probes and drugs, thus providing next-generation tools for molecular biomedicine. In this thesis project, a multidisciplinary approach involving the « mirror-image phage display »[3] technique and chemical protein synthesis will be implemented with the aim of generating D-affibodies[4] (D-AFBs) as mini-proteins (≈60 amino acids) capable of binding with high affinity and high specificity glycopeptides of clinical interest. The functionality of D-AFBs will be studied using biophysical and cellular assays; their biocompatibility and immunological profile will also be investigated, providing new insights into the field of D-proteins for the life sciences. In parallel, racemic crystallography [5] will be exploited to help obtain three-dimensional structures of 'AFB:glycopeptide' complexes, facilitating rational ligand optimization, for example by extending the chemical space in the target-binding regions through mutations with non-canonical amino acids.