Effet du KR2 sur la toxicité des cellules PC12 et U87Effet du KR2 sur la toxicité des cellules PC12 et U87

Introduction

αvβ3

α1β1α1β1

αvβ3

(A)

KR2 est le premier peptide issu du venin de scorpion qui inhibe l’adhésion des cellules tumorales aux matrices extracellulaires. Nous avons déterminé la structure du peptide par modélisation moléculaire KR2 est le premier peptide issu du venin de scorpion qui inhibe l’adhésion des cellules tumorales aux matrices extracellulaires. Nous avons déterminé la structure du peptide par modélisation moléculaire Ab initio. Contrairement au désintégrines qui se fixent spécifiquement sur un sous type d’intégrines (α1β1 ou αvβ3….), nAb initio. Contrairement au désintégrines qui se fixent spécifiquement sur un sous type d’intégrines (α1β1 ou αvβ3….), nous avons montré ous avons montré

pour la première fois que ce peptide agit aussi bien au niveau de l’intégrine pour la première fois que ce peptide agit aussi bien au niveau de l’intégrine α1β1α1β1 et l’intégrine et l’intégrine αvβ3αvβ3. Nous avons montré par des études in silico que cette double spécificité pourrait etre dictée par la présence de deux motifs contigus au niveau de l’extremité C-terminale du peptide . KR2 représente un outil structural très interessant en tant . Nous avons montré par des études in silico que cette double spécificité pourrait etre dictée par la présence de deux motifs contigus au niveau de l’extremité C-terminale du peptide . KR2 représente un outil structural très interessant en tant

que plate-forme moléculaire pour la conception de médicaments puissants et sélectifs pour le traitement de nombreux types de cancer .que plate-forme moléculaire pour la conception de médicaments puissants et sélectifs pour le traitement de nombreux types de cancer .

Etude in silico Activité anti-tumorale

Résultats & Discussions

Conclusions et perspectives

RéférencesShattil, S. J., Kim, C. & Ginsberg, M. H. The final steps of integrin activation: the end game. Nature Rev. Mol. Cell Biol. 11, 288–300 (2010).Kallech-Ziri, O.; Luis, J.; Daoud, S.; Bazaa, A.; Srairi, A. N.;Andreotti, N.; Lehmann, M.; Zouari, R.; Mabrouk, K.; Marvaldi, J.; Sabatier, J.-M.; Ayeb, M. E.; Marrakchi, N. Lab Invest 85, 1507–1516 (2005). Xiong, J. P. et al. Crystal structure of the extracellular segment of integrin αVβ3 in complex with an Arg‐Gly‐Asp ligand. Science 296, 151–155 (2002).

Le cancer est une maladie redoutable qui implique plusieurs processus physiologiques complexes. Au cours de la dernière

décennie, plusieurs études ont montré que les intégrines, les métalloprotéases et les canaux ioniques sont surexprimés

dans un certain nombre de tumeurs, émergent donc comme biomarqueurs et cibles pharmacologiques appropriés pour le

traitement de cette maladie. Les intégrines sont des récepteurs membranaires impliquées directement dans toutes les

étapes de la cancérogenèse. Certaines se lient via un motif de reconnaissance impliqué dans l'adhérence cellulaire, ces

motifs agissent dans les corrélations entre les cellules endothéliales, les cellules tumorales et la matrice extracellulaire.

Plusieurs désintegrines des venins de vipères ont été identifiées. Ces protéines agissent via un motif structural d’adhésion

(RGD, KGD, MVD ou KTS …). Des études in vitro et ex vivo ont montré que le motif KTS, ainsi que le motif RTS,

interagissent spécifiquement et possédent une haute affinité pour l’intégrine 1 1.α β

Dans ce contexte, nos travaux sont consacrés à rechercher et purifier à partir de venin de scorpion ciblant des récepteurs

exprimés au niveau des cellules. Nous avons purifié et caractérisé, à partir du venin de scorpion, un nouveau peptide,

désigné KR2, qui se démarque par une séquence courte réticulée par un seul pont disulfure au lieu de trois retrouvés

habituellement au niveau des toxines courtes.

Relation structure fonction

Organisation et topologies de deux intégrines αvβ3 et α1β1. αvβ3 reconnaît la fibronectine ainsi que d'autres proteines de la matrice extracellulaire présentants le motif de surface RGD (jaune). α1β1 reconnaît le collagène de type IV grâce à son domaine α1.

Oussema Khamessi, Hazem Ben Mabrouk, Houcemeddine Othman, Naziha Marrakchi, Najet Srairi-Abid and Riadh Kharrat.

Université de Tunis El Manar, Institut Pasteur de Tunis, Laboratoire des Venins et biomolécules thérapeutiques LR11IPT08, Tunis, 1002, Tunisia.

KR2 ne présente aucun effet cytotoxique vis-à-vis des

cellules du glioblastome humain U87 (A) et des cellules du

Phéochromocytome PC12 (B) jusqu’à une dose de 100 µM .

La toxicité du KR2 testée sur des souris mâles C57/BL6 de

20 ± 2 g, par une injection par voie intracérébroventriculaire

montre que KR2 n’est pas toxique jusqu’à une dose de 5 µg.

(A) Test couples cellules/matrice extracellulaires

impliquant une seule intégrine. (B) L’utilisation d’anti-

corps monoclonaux spécifiques d’intégrines montre que

KR2 inhibe l’adhésion via les intégrines α1β1 et αvβ3 .

KR2 inhibe l’adhésion des cellules PC12 sur le collagène IV et

des cellules U87 sur le fibrinogène et la fibronectine.

L’adhésion sur la matrice non spécifique la poly-L-Lysine n’est

pas touchée. Ceci suggère que l’inhibition de l’adhésion

cellulaire par KR2 est intégrine spécifique.

KR2 inhibe l’adhésion des cellules PC12 sur le collagène IV

d’une manière dose dépendante avec une IC50 de 5 µM. Le

peptide KR2 inhibe l’adhésion des cellules gliomateuses U87

sur le fibrinogène et la fibronectine d’une manière dose

dépendante avec une IC50 de 15 µM pour les deux matrices.

Dynamique moléculaire du peptide KR2 qui a été simulé pendant 300 ns dans un solvant explicite. (A) La courbe RMSD ainsi Dynamique moléculaire du peptide KR2 qui a été simulé pendant 300 ns dans un solvant explicite. (A) La courbe RMSD ainsi que des snapshots du peptide sont représentés pour chaque 20 ns. (B) Le profil de fluctuation par résidu (RMSF) a été que des snapshots du peptide sont représentés pour chaque 20 ns. (B) Le profil de fluctuation par résidu (RMSF) a été

également calculé. également calculé.

La structure du peptide KR2 à été déterminée par une

approche Ab initio (faute de disponibilité d’un template

adéquat pour prédire la structure du peptide par modélisation

moléculaire par homologie). Cette étude, facilitée par la taille

relativement réduite du peptide, montre une structure en

pseudo-tour flanquée par deux résidus Cysteines qui forment

un pont disulfure. Les deux motifs 1 et 2 pourraient expliquer

l’activité au niveau des intégrines.

Les deux conformations 1 et 2 les plus favorables interagissent successivement

par le motif KXX au niveau de l’intégrine α1β1, et par le motif DXX

sur l’intégrine αvβ3 .

Quatre valets énergétiques représentés en blue sont indiqués dont deux reflètent les

conformations 1 et 2 .

La dynamique moléculaire montre deux phases séparées par une transition structurale. La variation par rapport à la structure du

départ est importante allant jusqu'à 8 Å. Le peptide est très flexible durant toute la simulation .

Paysage énergétique du peptide KR2 calculé à partir des snapshots de dynamique moléculaire .

Modèle d’interaction proposé de l’interaction du peptide KR2 sur les intégrines αvβ3 et α1β1.

KXX

DXX

Etude du mode d’action du KR2Etude du mode d’action du KR2

Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87

Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87 sur différentes Effet du KR2 sur l'adhésion des cellules PC12 et U87 sur différentes matrices extracellulairesmatrices extracellulaires

Modèle du peptide KR2 établi par une approche Ab initio. Le pont disulfure est marqué en jaune.(A)

(B)

(A)

(A)

(A)

(A)

(B)

(B)

(B)

Surfaces d’interaction des intégrines αvβ3 (A) et α1β1 (B). La structure de l’intégrine αvβ3 est

complexée au motif RGD

Étude structurale et pharmacologique d’un nouveau peptide purifié à partir du venin de scorpion

(A)

(B)

Conformation 1

Conformation 2