Descripteurs fragmentaux enrichis par propriété pour QSAR adaptatif

ISIDA property-enriched fragment descriptors were introduced as a general framework to numerically encode molecular structures in chemoinformatics, as counts of specific subgraphs in which atom vertices are coloured with respect to a local property - notably pH-dependent pharmacophore, force field, partial charges, logP increments and QSAR model extracted properties. The descriptors leave the user a vast choice in terms of the level of resolution at which chemical information is extracted into the descriptors to adapt them to the problem. They were successfully tested in neighbourhood behaviour and QSAR modelling challenges, with very promising results. They showed excellent results in similarity-based virtual screening for analogue protease inhibitors, and generated highly predictive octanol-water partition coefficient, chromatographic hydrophobicity index, hERG channel inhibition, acidic dissociation constant, hydrogen-bond acceptor strength and GPCR binding affinity models.Les descripteurs ISIDA enrichis par propriété ont été introduit pour encoder les structures moléculaires en chémoinformatique en tant que nombre d’occurrence de sous-graphes moléculaires spécifiques dont les sommets représentant les atomes sont colorés par des propriétés locales tel que les pharmacophores dépendant du pH, les identifiants de champs de force, les charges partielles, les incréments LogP ou les propriétés extraites d’un modèle QSAR. Ces descripteurs, par leurs large choix d’option, permettent à l’utilisateur de les adapter au problème à modéliser. Ils ont été utilisés avec succès dans une étude de criblage virtuel sur des inhibiteurs de protéases et plusieurs modèles QSAR sur le coefficient de partage octanol-eau, l’index d’hydrophobicité chromatographique, l’inhibition du canal hERG, la constante de dissociation acide, la force des accepteurs de liaison hydrogène et l’affinité de liaison des GPCR

Facilitating Unambiguous NMR Assignment and Enabling Higher Probe Density by Selective Labeling of all Methyl Containing Amino Acids

The deuteration of proteins and selective labeling of side chain methyl groups has greatly enhanced the molecular weight range of protein and protein complexes which can be studied using solution NMR spectroscopy. Protocols for the selective labeling of all six methyl group containing amino acids individually are available, however to date, only a maximum combination of five amino acids have been labeled simultaneously. Here, we describe a new methodology for the simultaneous, selective labeling of all six methyl containing amino acids using the 115 kDa homohexameric enzyme CoaD from E. coli as a model system. The utility of the labeling protocol is demonstrated by efficiently and unambiguously assigning all methyl groups in the enzymatic active site using a single 4D 13C-resolved HMQC-NOESY-HMQC experiment, in conjunction with a crystal structure. Furthermore, the six fold labeled protein was employed to characterize the interaction between the substrate analogue (R)-pantetheine and CoaD by chemical shift perturbations, demonstrating the benefit of the increased probe density

Contrôle qualité des chimiothèques

International audiencedes années 2000, la séquence complète du génome humain a été déchiffrée. Cet événement historique a immédiatement lancé d'énormes défis aux chercheurs, tant sur le plan des concepts que sur celui des méthodes de travail. Chaque com-munauté a considéré la manière dont elle pouvait apporter une aide. Il est rapidement apparu que l'utilisation des petites molécules était un moyen de découvrir et de caractériser la fonction d'une protéine et, par inférence, l'importance du gène qui l'encode, dans la construction des cellules, des organes et des organismes. À l'initiative d'une poignée de chercheurs, les chimistes français se sont organisés pour collecter leurs molécules et les mettre à disposition de biologistes. Ils faisaient ainsi d'une pierre deux coups : ils donnaient une nouvelle vie à leurs molécules en créant la première chimiothèque académique d'une part, et ils per-mettaient pour la première fois à des biologistes du domaine public de se lancer dans des programmes de découverte de molécules biologiquement actives d'autre part. Il fallait toutefois réunir des composés en grand nombre et assurer un contrôle qualité uni-forme, ce qui est rapidement devenu une priorité pour que les chimiothèques deviennent des outils fiables. > que ces deux secteurs poursuivent des buts différents, leurs démarches expérimentales comportent des points communs. Chaque opération de criblage de collections de molécules conduit à l'identification de composés appelés touches, ou hits en anglais, qui sont des substances ayant exercé un effet biologique dans l'essai mis en oeuvre. Les essais de criblage peuvent reposer sur des mesures d'interac-tions (liaison d'une molécule à une protéine nécessairement identifiée) ou sur des mesures d'une réponse biologique (stimulation ou blocage d'une activité cellulaire, ou animale, sur une cible généralement non identi-fiée). L'activité de la touche doit être confirmée, c'est-à-dire répétée, et caractérisée par l'établissement, par exemple, d'une relation dose-effet. Nous avons participé à plus de 40 campagnes de criblage qui ont porté sur un total de 250 000 molécules testées et plusieurs centaines de touches identifiées. Il apparaît que le taux de confirmation d'une touche, ainsi que le taux d'identification de la même touche par deux centres de criblage, peuvent varier de manière importante. Ces taux se situent en moyenne aux alentours de 30 % (S. Gioria, P. Villa, communication personnelle) [1]. Les raisons de ces différences sont analysées dans cet article ; elles pro-viennent de quatre sources dont la qualité des collections de molécules fait partie. Une collection de molécules contient entre mille et plusieurs millions de composés. La caractérisation des molécules qui la composent est un point important, mais il est évident que les coûts de gestion de grosses collections peuvent exploser. Entrons dans le coeur du problème. Pourquoi faire un contrôle qualité : les sources de bruit dans un criblage L'identification d'une touche dans un essai de criblage est la résultante de plusieurs opérations indépendantes les unes des autres, mais dont la combinaison crée des conditions potentiellement très fluctuantes

Platelet Lysate Induces in Human Osteoblasts Resumption of Cell Proliferation and Activation of Pathways Relevant for Revascularization and Regeneration of Damaged Bone

To understand the regenerative effect of platelet-released molecules in bone repair one should investigate the cascade of events involving the resident osteoblast population during the reconstructive process. Here the in vitro response of human osteoblasts to a platelet lysate (PL) stimulus is reported. Quiescent or very slow dividing osteoblasts showed a burst of proliferation after PL stimulation and returned to a none or very slow dividing condition when the PL was removed. PL stimulated osteoblasts maintained a differentiation capability in vitro and in vivo when tested in absence of PL. Since angiogenesis plays a crucial role in the bone healing process, we investigated in PL stimulated osteoblasts the activation of hypoxia-inducible factor 1-alpha (HIF-1α) and signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) pathways, involved in both angiogenesis and bone regeneration. We observed phosphorylation of STAT3 and a strong induction, nuclear translocation and DNA binding of HIF-1α. In agreement with the induction of HIF-1α an enhanced secretion of vascular endothelial growth factor (VEGF) occurred. The double effect of the PL on quiescent osteoblasts, i.e., resumption of proliferation and activation of pathways promoting both angiogenesis and bone formation, provides a rationale to the application of PL as therapeutic agent in post-traumatic bone repair

QSPR modelling -a valuable support in HTS quality control

International audienceThe evaluation of important pharmacokinetic properties such as hydrophobicity using High Throughput Screening (HTS) methods is a major issue in drug discovery. In this article, we present the measurement of the Chromatographic Hydrophobicity Index (CHI) on a subset of the French chemical library, the "Chimiothèque Nationale" (CN). The data was used in QSPR modelling in order to annotate the CN. An algorithm is proposed to detect problematic molecules with large prediction errors, called outliers. In order to find an explanation for these large discrepancies between predicted and experimental values, these compounds were reanalysed experimentally. As the first selected outliers indeed had experimental problems, including hydrolysis or sheer absence of expected structure, we herewith propose the use of QSPR as a support tool for quality control of screening data and encourage the cooperation between experimental and theoretical teams to improve results. The corrected data was used to produce a model, which is freely available on our web serve

Size matters – and how you measure it: a gram-negative antibacterial example exceeding typical molecular weight limits

From a porin permeation perspective, we characterized a monobactam antibiotic (compound 1) which has a higher molecular weight (MW) than the upper limit of 600 Da typically applied in designing such compounds, yet the compound is active against Gram-negative bacteria. Despite a MW of 692 Da, the compound is able to adopt a compact conformation based on 2D NMR data. The dimensions, projection area and dipole moment derived from this conformation are compatible with porin permeation, as are locations of polar groups upon superimposition to the crystal structure of a known antibiotic, ampicillin, bound to E. coli OmpF porin crystal structure. MIC shifts in a porin knockout strain are also consistent with compound 1 predominately permeating through porins. In conclusion, we describe a carefully characterized case of a molecule outside default design parameters where MW does not adequately characterize the 3D shape which is more directly related to permeability. Leveraging 3D design criteria would open up additional chemical space currently underutilized due to limitations perceived in 2D

Quantitative Structure–Property Relationship Modeling: A Valuable Support in High-Throughput Screening Quality Control

Evaluation of important pharmacokinetic properties such as hydrophobicity by high-throughput screening (HTS) methods is a major issue in drug discovery. In this paper, we present measurements of the chromatographic hydrophobicity index (CHI) on a subset of the French chemical library Chimiothèque Nationale (CN). The data were used in quantitative structure–property relationship (QSPR) modeling in order to annotate the CN. An algorithm is proposed to detect problematic molecules with large prediction errors, called outliers. In order to find an explanation for these large discrepancies between predicted and experimental values, these compounds were reanalyzed experimentally. As the first selected outliers indeed had experimental problems, including hydrolysis or sheer absence of expected structure, we herewith propose the use of QSPR as a support tool for quality control of screening data and encourage cooperation between experimental and theoretical teams to improve results. The corrected data were used to produce a model, which is freely available on our web server at http://infochim.u-strasbg.fr/webserv/VSEngine.html