Étude des déterminants moléculaires propres à l'activation d'UT par l'urotensin-ii related peptide

Billard, Étienne (2018). Étude des déterminants moléculaires propres à l'activation d'UT par l'urotensin-ii related peptide Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en biologie, 134 p.

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Résumé

Le système urotensinergique, composé de deux peptides endogènes, à savoir l'urotensine II (UII) et l’urotensin II-related peptide (URP) et d'un récepteur couplé aux protéines G (RCPG) UT, est actuellement considéré comme une cible prometteuse pour le traitement de l'athérosclérose et de l'hypertension artérielle pulmonaire, deux pathologies pour lesquelles aucun traitement n'existe. Alors que plusieurs études chez les animaux ont démontré l'utilité d'antagonistes d’UT comme agents thérapeutiques potentiels, les essais cliniques chez l'homme ont eu un succès limité en raison de la pharmacologie de ce système qui apparait complexe et majoritairement inconnue. Bien que possédant une forte homologie structurale, notamment au niveau de leur site bioactif (-Cys-Phe-Trp-Lys-Tyr-Cys-), les deux ligands endogènes semblent être capables de stabiliser différentes conformations du récepteur et ainsi posséder des profils signalétiques distincts, une caractéristique connue sous le terme d'agonisme biaisé ou sélectivité fonctionnelle. Au cours des dernières années, notre groupe a développé à partir de la structure de l’URP les premiers modulateurs allostériques du système urotensinergique, i.e. urocontrin (UC) et urocontrin A (UCA), capable de discriminer in vitro et in vivo les activités biologiques associées à l'UII et/ou l'URP (effet probe-dependent). Nous avons alors émis l’hypothèse que le domaine intracyclique de l'URP, quoique commun à celui de l’UII, établis des interactions avec le récepteur différentes de celles établies par l’UII. Nous avons entrepris au cours de ce doctorat deux études de relation structure-activité dans lesquelles les résidus Phe3 et Tyr6 de l’URP ont été remplacés par des acides aminés non naturels et contraints. Chaque composé a été évalué pharmacologiquement pour sa capacité à lier UT, à induire la contraction d’anneaux aortiques de rat et à activer certaines voies de signalisation. La substitution de ces deux résidus dans l’URP a permis d’accéder à des ligands biaisés, ayant perdu la capacité d’activer efficacement la protéine Gq mais pas G12. De plus, les ligands [D-Phe(pI)3]URP, [Bip3]URP et [Pep6]URP se sont avérés être des antagonistes capables de discriminer les activités contractiles de l'UII et de l'URP, suggérant ainsi que ces deux positions sont des nouveaux points d’accès pour développer des modulateurs allostériques du système urotensinergique. De tels ligands pourront fournir des données biologiques cruciales quant au rôle joué par chacun des peptides dans la régulation de l’homéostasie cardiaque, et guideront ainsi la conception rationnelle de futurs analogues.

The urotensinergic system, composed of two endogenous peptides urotensin II (UII) and urotensin II-related peptide (URP) and a G protein-coupled receptor UT, is currently considered as a promising target for the treatment of atherosclerosis and pulmonary arterial hypertension, two conditions for which no therapy exists. While several animal studies have demonstrated the utility of UT antagonists as potential therapeutic agents, clinical trials had limited success due to the complex and mostly unknown pharmacology of this system. Although possessing a strong structural homology, especially at their bioactive site (-Cys-Phe-Trp-Lys-Tyr-Cys-), the two endogenous ligands seem to be able to stabilize different conformations of the receptor and thus distinct signaling profiles, a feature known as biased agonism or functional selectivity. In recent years, our group has developed from the URP structure the first allosteric modulators of the urotensinergic system, i.e. urocontrin (UC) and urocontrin A (UCA). Those molecules are able to discriminate in-vitro and in-vivo the biological activities associated with UII and / or URP (probe-dependent effect). We therefore hypothesized that the intracyclic domain of URP, although common with that of UII, establishes interactions with UT that are distinct from those established by UII. During this Ph.D., we undertook two structure-activity relationship studies in which the Tyr6 and Phe3 residues of URP were replaced by unnatural and constrained amino-acids. Each compound has been evaluated pharmacologically for its ability to bind UT, to induce rat aortic ring contraction, and to activate certain signaling pathways. The substitution of these two residues in URP generated several biased ligands that have lost their ability to activate Gq while maintaining G12 activation. In addition, we observed that [D-Phe(pI)3]URP, [Bip3]URP and [Pep6]URP can antagonize differentially the contractile activities of UII and URP, suggesting that these two positions are new access points for developing allosteric modulators. Such ligands may provide crucial biological data as to the role played by each of the peptides in the regulation of cardiac homeostasis, which will guide the future rational design of analogs capable of fine tuning this system.

Type de document:	Thèse Thèse
Directeur de mémoire/thèse:	Chatenet, David
Mots-clés libres:	-
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	01 juill. 2024 14:10
Dernière modification:	01 juill. 2024 14:10
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/15774

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