Recherche des inhibiteurs de la protéase adénovirale

L'identification d'inhibiteurs sélectifs de l'adenain constituait le but majeur de notre recherche. Quelques inhibiteurs classiques de cystéine protéases tels que l'iodoacétamide, la dithiodipyridine et le parachloromercuribenzoate se sont avérés des inhibiteurs efficaces de l'adenain mais ils ne sont pas suffisamment sélectifs pour être utilisés comme agents inhibiteurs en clinique. Bien que la structure tridimensionnelle de l'adenain ait été résolue depuis 1996, aucun inhibiteur sélectif et irréversible de cet enzyme n'a encore été mis sur le marché. Diverses méthodes de développement des inhibiteurs de cystéines protéases ont été mises en oeuvre dont notamment celles impliquant des réactions entre le résidu cystéine nucléophile du site actif de l'adenain et diverses drogues étudiées. Dans notre recherche, nous avons ciblé davantage des inhibiteurs de source naturelle avec pour objectif de bloquer des sites sensibles de l'adenain. Pour son activité, cet enzyme utilise une triade catalytique Cys/His/Glu (Asp) mais l'activité optimale est obtenue en présence de deux cofacteurs, le pVIc et l'ADN. Le site actif et les sites de liaison de ces cofacteurs constituent ainsi les sites sensibles qu'il est possible de cibler pour inhiber l'activité enzymatique. Les inhibiteurs de la papaïne, dont la structure atomique du site actif est identique à celle de l'adenain, ont fait l'objet de nombreuses recherches. Nous avons choisi certains inhibiteurs efficaces de la papaïne pour les tester sur l'activité de l'adenain. Ces candidats inhibiteurs inhibent également l'adenain in vitro et ex vivo. Les serpins et les cystatins exprimées dans des sites de prédilection des infections adénovirales, ont été purifiées puis testées sur l'activité de l'adenain. Les mécanismes d'inhibition sont variables dans les deux systèmes utilisés, in vitro et ex vivo. Des peptides dérivés de la séquence du peptide stimulateur pVIc ont été testés sur l'activité enzymatique in vitro et ex vivo. Le peptide de type sauvage pVIc et les peptides mutants inhibent l'adenain ce qui confirme l'hypothèse selon laquelle une stimulation prématurée de l'adenain est nuisible à l'infection adénovirale. Dans notre recherche, nous avons décidé de réexaminer la spécificité de substrat de l'adenain pour plusieurs raisons, ce qui a permis de caractériser davantage son mécanisme d'action. Les résultats obtenus ont permis de confirmer l'implication de l'adenain dans le processus de décapsidation tout en apportant des évidences supplémentaires sur la capacité des enzymes à reconnaître une structure plutôt qu'une séquence. Cette étude de la spécificité de substrat aura un impact certain dans le design des inhibiteurs sélectifs de l'adenain.--Résumé abrégé par UMI

Recherche des inhibiteurs de la protéase adénovirale

L'identification d'inhibiteurs sélectifs de l'adenain constituait le but majeur de notre recherche. Quelques inhibiteurs classiques de cystéine protéases tels que l'iodoacétamide, la dithiodipyridine et le parachloromercuribenzoate se sont avérés des inhibiteurs efficaces de l'adenain mais ils ne sont pas suffisamment sélectifs pour être utilisés comme agents inhibiteurs en clinique. Bien que la structure tridimensionnelle de l'adenain ait été résolue depuis 1996, aucun inhibiteur sélectif et irréversible de cet enzyme n'a encore été mis sur le marché. Diverses méthodes de développement des inhibiteurs de cystéines protéases ont été mises en oeuvre dont notamment celles impliquant des réactions entre le résidu cystéine nucléophile du site actif de l'adenain et diverses drogues étudiées. Dans notre recherche, nous avons ciblé davantage des inhibiteurs de source naturelle avec pour objectif de bloquer des sites sensibles de l'adenain. Pour son activité, cet enzyme utilise une triade catalytique Cys/His/Glu (Asp) mais l'activité optimale est obtenue en présence de deux cofacteurs, le pVIc et l'ADN. Le site actif et les sites de liaison de ces cofacteurs constituent ainsi les sites sensibles qu'il est possible de cibler pour inhiber l'activité enzymatique. Les inhibiteurs de la papaïne, dont la structure atomique du site actif est identique à celle de l'adenain, ont fait l'objet de nombreuses recherches. Nous avons choisi certains inhibiteurs efficaces de la papaïne pour les tester sur l'activité de l'adenain. Ces candidats inhibiteurs inhibent également l'adenain in vitro et ex vivo. Les serpins et les cystatins exprimées dans des sites de prédilection des infections adénovirales, ont été purifiées puis testées sur l'activité de l'adenain. Les mécanismes d'inhibition sont variables dans les deux systèmes utilisés, in vitro et ex vivo. Des peptides dérivés de la séquence du peptide stimulateur pVIc ont été testés sur l'activité enzymatique in vitro et ex vivo. Le peptide de type sauvage pVIc et les peptides mutants inhibent l'adenain ce qui confirme l'hypothèse selon laquelle une stimulation prématurée de l'adenain est nuisible à l'infection adénovirale. Dans notre recherche, nous avons décidé de réexaminer la spécificité de substrat de l'adenain pour plusieurs raisons, ce qui a permis de caractériser davantage son mécanisme d'action. Les résultats obtenus ont permis de confirmer l'implication de l'adenain dans le processus de décapsidation tout en apportant des évidences supplémentaires sur la capacité des enzymes à reconnaître une structure plutôt qu'une séquence. Cette étude de la spécificité de substrat aura un impact certain dans le design des inhibiteurs sélectifs de l'adenain.--Résumé abrégé par UMI

Adenovirus Endopeptidase Hydrolyses Human Squamous Cell Carcinoma Antigens in Vitro but not ex Vivo

AbstractThe serpins SCCA1 and SCCA2 are highly expressed in the epithelium of the conducting airways, a common site of infection by group C adenoviruses, such as human adenovirus type 2 (Ad2). Based on the common location we examined a possible interaction between them. In vitro experiments with recombinant proteins showed that SCCA1 inhibited the viral protease in a dose-dependent manner. Both serpins were cleaved in a manner consistent with hydrolysis within their reactive site loop, without the formation of an SDS-resistant complex, as in the case of papain. Infection of SCCA1-expressing cells did not result in the cleavage of SCCA1, nor was the yield of infectious virus affected as compared to SCCA1-negative parental cells. This may be due to differential localization, the serpin being cytoplasmic and viral protease being nuclear. Surprisingly, however, virus infection, which tends to inhibit host protein synthesis, caused a significant increase in SCCA1 expression well into the late phase of infection

Discovery and Structure-Based Optimization of Adenain Inhibitors

[Image: see text] The cysteine protease adenain is the essential protease of adenovirus and, as such, represents a promising target for the treatment of ocular and other adenoviral infections. Through a concise two-pronged hit discovery approach we identified tetrapeptide nitrile 1 and pyrimidine nitrile 2 as complementary starting points for adenain inhibition. These hits enabled the first high-resolution X-ray cocrystal structures of adenain with inhibitors bound and revealed the binding mode of 1 and 2. The screening hits were optimized by a structure-guided medicinal chemistry strategy into low nanomolar drug-like inhibitors of adenain