An Optimized Workflow for the Discovery of New Antimicrobial Compounds Targeting Bacterial RNA Polymerase Complex Formation

Bacterial resistance represents a major health problem worldwide and there is an urgent need to develop first-in-class compounds directed against new therapeutic targets. We previously developed a drug-discovery platform to identify new antimicrobials able to disrupt the protein-protein interaction between the beta' subunit and the sigma(70) initiation factor of bacterial RNA polymerase, which is essential for transcription. As a follow-up to such work, we have improved the discovery strategy to make it less time-consuming and more cost-effective. This involves three sequential assays, easily scalable to a high-throughput format, and a subsequent in-depth characterization only limited to hits that passed the three tests. This optimized workflow, applied to the screening of 5360 small molecules from three synthetic and natural compound libraries, led to the identification of six compounds interfering with the beta'-sigma(70) interaction, and thus was capable of inhibiting promoter-specific RNA transcription and bacterial growth. Upon supplementation with a permeability adjuvant, the two most potent transcription-inhibiting compounds displayed a strong antibacterial activity against Escherichia coli with minimum inhibitory concentration (MIC) values among the lowest (0.87-1.56 mu M) thus far reported for beta'-sigma PPI inhibitors. The newly identified hit compounds share structural feature similarities with those of a pharmacophore model previously developed from known inhibitors

Discovery of Diverse Small Molecule Chemotypes with Cell-Based PKD1 Inhibitory Activity

Protein kinase D (PKD) is a novel family of serine/threonine kinases regulated by diacylglycerol, which is involved in multiple cellular processes and various pathological conditions. The limited number of cell-active, selective inhibitors has historically restricted biochemical and pharmacological studies of PKD. We now markedly expand the PKD1 inhibitory chemotype inventory with eleven additional novel small molecule PKD1 inhibitors derived from our high throughput screening campaigns. The in vitro IC50s for these eleven compounds ranged in potency from 0.4 to 6.1 µM with all of the evaluated compounds being competitive with ATP. Three of the inhibitors (CID 1893668, (1Z)-1-(3-ethyl-5-methoxy-1,3-benzothiazol-2-ylidene)propan-2-one; CID 2011756, 5-(3-chlorophenyl)-N-[4-(morpholin-4-ylmethyl)phenyl]furan-2-carboxamide; CID 5389142, (6Z)-6-[4-(3-aminopropylamino)-6-methyl-1H-pyrimidin-2-ylidene]cyclohexa-2,4-dien-1-one) inhibited phorbol ester-induced endogenous PKD1 activation in LNCaP prostate cancer cells in a concentration-dependent manner. The specificity of these compounds for PKD1 inhibitory activity was supported by kinase assay counter screens as well as by bioinformatics searches. Moreover, computational analyses of these novel cell-active PKD1 inhibitors indicated that they were structurally distinct from the previously described cell-active PKD1 inhibitors while computational docking of the new cell-active compounds in a highly conserved ATP-binding cleft suggests opportunities for structural modification. In summary, we have discovered novel PKD1 inhibitors with in vitro and cell-based inhibitory activity, thus successfully expanding the structural diversity of small molecule inhibitors available for this important pharmacological target

Synthèse de nouveaux analogues d'alcaloïdes indolocarbazoles

Les alcaloïdes indolocarbazoles sont des composés naturels d'intérêts biologiques qui font l'objet de nombreux travaux en partie dû à leurs propriétés anticancéreuses. En effet, ces composés sont tout particulièrement intéressants car ils sont de très bons inhibiteurs, entre autres, de topoisomèrase I, de protéines kinases et de pompe d'efflux. Pour le moment, de nombreux analogues ont été synthétisés, mais peu ont la sélectivité nécessaire pour devenir de très bons agents anticancéreux. Ces travaux débouchent sur la synthèse d'un nouvel analogue de la rebeccamycine. Nous avons dans un premier temps réalisé une nouvelle voie de synthèse de composés N-glycosides en utilisant comme composé modèle le 3-méthyl-indole. Ce modèle indolique conduit à de nouveaux composés (N,O,S)-orthoesters acycliques en position anomérique en série pyranose. Puis en utilisant la nouvelle méthodologie développée, nous avons obtenu des composés bisindolylmaléimides (N,O,S)- et (N,O,O)-orthoesters, ainsi que les dérivés indolocarbazoles (N,O,O)-orthoesters. Les nouveaux analogues d'alcaloïdes d'indolocarbazoles synthétisés pourront ainsi faire l'objet de tests biologiques.LYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Regioselective Protection at the Secondary Positions of Carbohydrates with Acyclic Protecting Groups

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Protecting Groups at the Secondary Position of Carbohydrates

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Fonctionnalisation du noyau Pyrido[2,3-b]indole (synthèse d'inhibiteurs NPM-ALK)

Les lymphomes à grandes cellules anaplasiques ou ALCL (Anaplasic Large-Cell Lymphoma) sont des cancers appartenant à la famille des lymphomes de type non-Hodgkin. La majorité des ALCL est issue d une translocation t(2;5)(p23;q35) donnant lieu à la formation d une protéine de fusion appelée NPM-ALK. A ce jour, peu d inhibiteurs présentent de bonnes activités contre cette protéine chimérique. A l issue de criblages virtuels et de modélisations, réalisés en collaboration avec les équipes du Professeur Scapozza et du Professeur Gambacorti-Passerini, le noyau a-carboline a été défini comme structure de base pour la préparation d inhibiteurs potentiels de la protéine oncogénique NPM-ALK. Par conséquent, les travaux de recherche réalisés lors de cette thèse ont concerné la synthèse d inhibiteurs comportant le squelette pyrido[2,3-b]indole. A partir de ce motif, obtenu via une réaction de Graebe-Ullmann, des fonctionnalisations primaires ont été développées par des réactions de substitutions électrophiles aromatiques. Puis en présence d a-carbolines chlorées sur le noyau pyridine, des réactions pallado-catalysées ont permis la formation de liaisons C(sp2)-C(sp2), C(sp2)-C(sp), C(sp2)-N et C(sp2)-O. Enfin, des réactions d ortho-lithiation par l intermédiaire de groupements ortho-directeurs ont été étudiées afin de fonctionnaliser la totalité de ce noyau tricyclique. Ces différentes voies de fonctionnalisation des a-carbolines ont conduit à la synthèse d un panel de 135 molécules bioactives dont certaines possèdent une activité et une sélectivité très intéressante sur NPM-ALKAnaplasic Large-Cell Lymphoma (ALCL) is a type of cancer belonging to the non-Hodgkin family. The majority of ALCL arises from a translocation t(2;5) (p23;35) which leads to the formation of a fusion protein called NPM-ALK. Nowadays, few molecules are known to inhibit the activity of this chimeric protein. Computational studies and virtual screenings, realized in collaboration with Pr Scapozza and Pr Gambacorti-Passerini groups, showed that the carboline moiety could be a starting point for the preparation of potential inhibitors of the NPM-ALK oncogenic protein. The aim of this PhD was to develop the synthesis of new inhibitors including the pyrido[2,3-b]indole scaffold. After a Graebe-Ullmann reaction to build the pyrido[2,3-b]indole moiety, initial functionalizations were developed via aromatic electrophilic substitution reactions. Then, the presence of a chloro group on the pyridine ring allowed the formation of C(sp2)-C(sp2), C(sp2)-C(sp), C(sp2)-N et C(sp2)-O bonds, using palladium-catalyzed couplings. Also, directed ortho-lithiations were used to complete the functionalization of the tricyclic moiety. These different methodologies afforded the synthesis of a library of 135 molecules. Some of them demonstrated good inhibitory activity and high selectivity against NPM-ALKLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Synthèse de fluoroalcènes et disaccharides comme peptidomimétiques visant l'interaction PKC -RACK

The protein kinase C family has been implicated in the transduction of a large variety of cellular signals between the receptor and the intracellular machinery that will be responsible for the desired action. This has led to a considerable interest in the inhibition of PKC, in particular in the inhibition of single isoforms of PKC. A novel approach consists of targeting the localization of PKC on the cytoplasmic membrane, rather than the enzyme itself, by inhibiting the interaction of PKC with its receptor, RACK-2. The objective of this work is the design and synthesis of fluoroalkene and disaccharide-based peptidomimetics of the octapeptide EAVSLKPT, an inhibitor of the PKC -RACK interaction reported by Mochly Rosen et al. The fluoroalkene peptidomimetics were synthesized by a route inspired by Waelchli s synthesis of unfunctionalized peptidomimetics of the parathyroïd hormone. The second family of peptidomimetics was designed based on a disaccharide scaffold. This skeleton offers a semi-rigid backbone with several well defined conformations around the aglyconic bond, ten functionaliseable positions, and a sufficient size to mimic a relatively linear peptide chain. Pharmacophore modeling and conformational analysis allowed us to identify a particular saccharide, a D-glucose b(1-3) L-Glucose substituted at the 4 position with a tetrahydropyran and the 3 position with a carboxy-bearing chain, which matched the peptide pharmacophores in a favorable solution conformationLa famille des protéines kinase C est impliquée dans de la transduction d un grand nombre de signaux cellulaires entre le récepteur et l appareillage intracellulaire qui effectuera la fonction désirée. Son inhibition fait l étude de nombreuses recherches, notamment dans la recherche d inhibiteurs visant une seule des isozymes de la PKC. Une nouvelle stratégie consiste à viser non pas l inhibition de l enzyme elle-même, mais plutôt d empêcher sa localisation sur la membrane cytoplasmique par l inhibition de l interaction avec son récepteur, RACK-2. L objectif de cette thèse est la synthèse de fluoroalcènes et de disaccharides comme peptidomimétiques de l octapeptide EAVSLKPT, un inhibiteur de l interaction de PKC -RACK décrit par Mochly-Rosen et al., afin de mieux comprendre le rôle de cette interaction dans la transduction du signal. La synthèse de peptidomimétiques fluoroalcènes portant des chaînes latérales fonctionnalisées est inspirée de la voie développée par Waelchli pour la préparation de dipeptides non fonctionnalisés, comme analogues de l hormone parathyroïde. Une deuxième famille de peptidomimetiques a été conçue sur la base de disaccharides. Ce squelette confère à la molécule une semi-rigidité, car en effet, la liaison aglyconique offre différentes orientations bien définies de la molécule dans l espace. Les dix positions fonctionnalisables permettent l accès à un grand nombre de molécules, tandis que sa taille permet de mimer une molécule qui est assez étendue dans l espace. La modélisation et l analyse conformationnelle ont permis de trouver une molécule qui se juxtapose au modèle pharmacophore: un D-Glucose-b(1-3)-L-Glucose substitué en position 4 par un tétrahydropyrane et en position 3 par une chaîne portant un acide carboxyliqueLYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF

Protecting Groups at the Secondary Position of Carbohydrates

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Synthèses et évaluations biologiques des glyco-astérisques polysufures (nouveaux ligands pour étudier l effet de multivalence)

Un grand intérêt pour la glycochimie et la glycobiologie est apparu dans la dernière décennie, à cause de nouvelles découvertes importantes concernant le rôle des sucres dans les processus biologiques (cancer, inflammation, HIV, transport des cations, adhésion, etc.). Certaines applications biotechnologiques des glycosidases dans le domaine de la biochimie a contribué à cet popularité. En raison de ces résultats, on présente les glyco-astérisques polysulfurés, des molécules colorées, fluorescentes, et détectables en UV et par électrochimie, qui représentent des nouveaux clusters moléculaires pour étudier les effets Cluster glycosidique impliqués dans plusieurs phénomènes de reconnaissance polyvalents des récepteurs protéiniques. L objectif de cette thèse repose sur la synthèse des astérisques polysulfurés polyfonctionnels portant des épitopes saccharidiques tels que glucose, galactose, mannose, lactose, fucose, et GlcNAc et leurs évaluations biologiques avec quatre lectines d origine végétale et bactérienne tels que la Concanavaline A, PA IL, PA IIL, et BcLAA growing interest in carbohydrate chemistry and glycobiology has appeared in the last years, because of important discoveries involving the role of carbohydrates in fundamental biochemical processes (cancer, inflammation, AIDS, cation transport, cell-cell adhesion, etc.). Recent biotechnological uses of glycosidases in chemical biology also contributed to this renewed popularity. In view of those findings, we introduced the concept of colored, fluorescent, UV- and electrochemically active multifunctionalized polysulfurated asterisks in order to study the the Glycoside cluster effects involved in polyvalent recognition phenomena of carbohydrate receptors. This manuscript describe the synthesis of polyfucntional asterisks bearing moieties such as glucose, galactose, mannose, lactose, fucose and GlcNAc and their biological evaluation with four lectins of plant and bacterial origins such as Concanavalin A, PA IL , PA IIL, and BcLALYON1-BU.Sciences (692662101) / SudocSudocFranceF