648 - Nouvelles avancées en science des peptides

Les N-aminosulfamides, dans lesquels le CαH et le carbonyle d'un acide aminé sont respectivement remplacés par un atome d'azote et un groupement sulfonyle, offrent la possibilité de synthétiser des inhibiteurs d'enzymes, en mimant l'état de transition dans l'hydrolyse d'un lien amide.¹ Une nouvelle méthodologie a été développée par notre groupe pour la synthèse de ces N-amino-sulfamides, mettant en évidence l'utilisation d'une base de type phosphazène, le BTPP, pour effectuer une alkylation chimiosélective sur des aza-sulfurylglycinyl peptides, afin d'y insérer diverses chaînes latérales N-alkyles.² Nous rapportons maintenant une base plus douce et moins coûteuse pour effectuer l'alkylation désirée,³ ainsi que des analyses cristallographiques révélant la conformation des N-amino-sulfamides à l'état solide. Certains exemples ont également été introduits dans le "Growth Hormone - Releasing Peptide 6" (GHRP-6), afin d'examiner l'effet de ces motifs sur l'affinité pour son récepteur CD36.

1.Cheeseright, T. J.; Daenke, S.; Elmore, D. T.; Jones, J. H. J. Chem. Soc., Perkin Trans. 1 1994, 1953-1955.

2.Turcotte, S.; Bouayad-Gervais, S. H.; Lubell, W. D. Org. Lett. 2012, 14, 1318-1321.

3.Turcotte, S.; Havard, T.; Lubell, W. D. (2012) Mild chemoselective alkylation of aza-sulfurylglycinyl peptides In Kokotos, G.; Constantinou-Kokotou, V.; Matsoukas, J. Proceedings of the Thirty Second European Peptide Symposium (pp. 140-141). Greece, University of Athens. 

Les peptides cycliques sont des outils d'intérêt et d'une grande utilité en chimie biologique et médicinale pour étudier et moduler les interactions protéine-protéine. En comparaison avec les peptides linéaires, ces macrocycles sont résistants aux protéases et leur rigidité conformationelle réduit le coût entropique de liaison face aux macromolécules biologiques. L'énorme diversité moléculaire qui est accessible avec les peptides cycliques a propulsé leur utilisation en chimie combinatoire. L'approche «one-bead-one-compound» (OBOC) est une méthode de criblage à haut débit très performante dans laquelle des microbilles de polymère exposent individuellement plusieurs copies d'un composé unique, c'est-à-dire un seul composé par bille. Cette méthode a été largement utilisée pour identifier des ligands pour une grande variété de protéines. Par contre, l'utilisation des peptides cycliques dans l'approche OBOC est limitée par les difficultés à séquencer les composés retenus après le criblage. En effet, l'absence d'amine libre en N-terminal rend la dégradation d'Edman impossible et le patron de fragmentation en spectrométrie de masse en tandem (MS/MS) trop complexe pour élucider la structure. Notre approche est d'incorporer un résidu photosensible au sein du macrocycle et comme ancrage afin de linéariser suite à la réouverture du cycle et de cliver les peptides du support simultanément. Les candidats linéarisés ainsi retenus peuvent être séquencés par MS/MS.

La recoverine est une protéine périphérique des bâtonnets rétiniens servant à la transduction et est membre de la famille des neuroprotéines sensibles au calcium (NCS). Les NCS possèdent un groupement myristoyle et elles sont connues pour changer de conformation selon la concentration en calcium, ce phénomène s'appellant Calcium Myristoyl Switch. D'autre part, les membranes cellulaires des bâtonnets rétiniens bovins possèdent beaucoup plus de lipides insaturés que les autres membranes, soit plus que 60%. L'étude de la liaison réversible entre la recoverine myristoylée ou non et les différents phospholipides des membranes permettra de déterminer si la recoverine s'insère ou non dans la membrane. Des études en spectroscopie infrarouge et en résonance magnétique nucléaire des solides en phosphore-31 furent effectuées. Les phospholipides utilisés furent de différentes longueurs de chaînes acyle et de différentes têtes polaires. L'effet de l'insertion de 10% molaire de cholestérol fut aussi étudié. Les résultats obtenus démontrent que la protéine s'agrège en absence de calcium et dans sa forme non myristoylée et ce, principalement dans les lipides saturés. Néanmoins, le Calcium Myristoyl Switch fut démontré en présence de lipides insaturés avec des têtes phosphatidylcholine. Les travaux futurs impliqueront entre autres des études en RMN ²H sur le spectromètre RMN des solides 900 MHz du Centre RMN à ultrahaut champ pour les solides à Ottawa.

Chez les patients diabétiques de type-II, des fibres amyloïdes sont observées au niveau des îlots de Langerhans. Ces fibres sont principalement composées de l'islet amyloid polypeptide (IAPP), une hormone peptidique de 37 résidus cosécrétée avec l'insuline par les cellules bêta-pancréatiques. Nous avons récemment observé que les glycosaminoglycanes sulfatés accélèrent la formation des fibres amyloïdes et inhibent la cytotoxicité associée à l'agrégation de l'IAPP. Ces effets reposent principalement sur des interactions électrostatiques entre les résidus basiques du peptide et les groupements anioniques du polysaccharide. En considérant ce mécanisme d'action, nous avons développé des composés polyalcool et polyacide afin de, d'une part, moduler l'agrégation de l'IAPP, et, d'autre part, de réduire sa cytotoxicité. Une librairie de polyols et polyacides a été synthétisée et les composés ont été initialement caractérisés pour leur capacité à modifier la cinétique de fibrillogenèse de l'IAPP mesurée à l'aide de la thioflavine T. Nos résultats montrent que certains dérivés stimulent la formation de fibres amyloïdes et ce, de façon concentration-dépendante. En employant des cellules INS-1E b-pancréatiques, nous avons également observé que certains composés polyacides inhibent complètement la toxicité induite par l'IAPP. Cette étude suggère que des composés polyalcool et polyacide pourraient conduire au développement d'une nouvelle classe d'agents anti-amyloïdogéniques.

La synthèse de molécules énantiopures préoccupe la communauté scientifique qui tente de développer de nouvelles méthodologies de synthèse énantiosélective efficaces. La (-)-spartéine, une diamine chirale issue d'une source naturelle, est un ligand souvent retrouvé à cet effet, mais qui présente certaines limitations. Ayant un intérêt à développer de nouveaux ligands chiraux inspirés de cette molécule, le laboratoire Voyer a mis au point une stratégie de synthèse de nouveaux composés diaminés chiraux. Cette dernière mène à des N-N-diméthylpipérazines, des hétérocycles chiraux à six membres mimant la structure de la spartéine et pouvant potentiellement être utilisés comme source de chiralité dans diverses réactions chimiques énantiosélectives. Pour parvenir à la synthèse de ces ligands chiraux, une synthèse sur support solide de dipeptides à partir d'acides aminés naturels et non-naturels est d'abord réalisée. Par la suite, un clivage cyclidatif du dipeptide sur la résine mène à la formation de dicétopipérazines. Puisque les substrats de départ impliqués dans la stratégie de synthèse consistent en des acides aminés, la préparation d'une librairie de ligands est envisagée. Les étapes subséquentes menant à la préparation des composés N-N-diméthylpipérazines impliquent la réduction de dicétopipérazines puis leur méthylation. La synthèse, la purification et la caractérisation des premières diamines chirales ont été réalisées, démontrant la viabilité de nos hypothèses.

La résistance des bactéries à l'égard des antibiotiques est l'un des grands enjeux actuel, notamment avec l'apparition de nouvelles bactéries dites multi-résistantes en milieu hospitalier. D'ailleurs, ce problème de santé publique a généré un engouement vers l'étude de substances naturelles ayant un caractère antimicrobien. Parmi celles-ci, on retrouve les peptides antimicrobiens cationiques, qui sont des effecteurs de la réponse immunitaire non spécifique. À la différence des antibiotiques conventionnels, la principale cible de ces peptides est la membrane des bactéries pathogènes. Ainsi, dans l'éventualité de synthétiser de nouveaux peptides antimicrobiens efficaces, il devient impératif de mieux comprendre leurs mécanismes d'action. Pour ce faire, on étudie l'interaction entre une membrane lipidique modèle et un peptide synthétique, qui est le 14-mer. Nous avons préalablement démontré que ce peptide non naturel adopte une structure secondaire en hélice α et qu'il n'est pas sélectif envers les membranes des bactéries. Pour obtenir des analogues sélectifs, des résidus leucine ont été remplacés par des résidus chargés positivement. De plus, les résultats obtenus ont été comparés avec ceux obtenus à partir d'analogues ayant une charge nette négative. Cette étude a été réalisée en utilisant la RMN des solides ainsi que d'autres techniques comme la spectroscopie infrarouge et la spectroscopie de fluorescence.

Le but de cette étude est de démontrer le potentiel antimicrobien des hydrolysats d'isolats de protéines du lactosérum obtenus par l'action d'enzymes gastro-intestinales et d'identifier les peptides responsables de l'activité. Alors que les hydrolysats obtenus avec la trypsine ou la chymotrypsine n'ont pas révélé d'activité antimicrobienne, les hydrolysats obtenus entre les 45^ième et 90^ième minutes avec la pepsine démontrent une activité significative. Le fractionnement de l'échantillon prélevé à la 60^ième minute de l'hydrolyse par chromatographie liquide haute performance en phase inverse a permis d'obtenir 5 fractions qui ont présenté une activité antibactérienne à des concentrations inférieures à 30 µg/ml. Ces fractions contiennent de petits peptides, jamais référencés dans la littérature comme étant antibactériens. Un des fragments est néanmoins très proche d'une séquence précédemment identifiée et est également retrouvée dans des séquences antimicrobiennes de diverses origines. Cinq autres peptides dérivés de la β-lactoglobuline et un dérivé de l'α-lactalbumine (le fragment 117-121, KVGIN) ont aussi été identifiés comme antibactériens. Ces peptides ne correspondent pas exactement aux peptides qui auraient dû être obtenus suite à l'hydrolyse des protéines avec de la pepsine, ce qui indique une protéolyse supplémentaire dont l'origine reste inconnue. Au final, les coproduits de l'industrie laitière ont démontré leur potentiel comme pourvoyeur de peptides antimicrobiens.

La plateforme de protéomique du Centre de Génomique de Québec vise à rendre la protéomique et l'analyse des peptides accessibles à l'ensemble de la communauté scientifique par le biais de prestations de service ou de collaborations.  Au centre des activités de la plateforme se trouve la spectrométrie de masse, un puissant outil permettant non seulement l'analyse et la séquence des peptides mais aussi l'identification des protéines, la détermination de leur modifications post-traductionnelles et leur quantification. 

Les spectromètres de masse de type MALDI et ES permettent d'obtenir des informations spécifiques et complémentaires sur la masse et la séquence des peptides. Selon le type d'analyse à effectuer et la complexité de l'échantillon, des systèmes de chromatographie capillaire en phase réverse peuvent être utilisés pour la séparation des peptides avant l'analyse par spectrométrie de masse.

Diverses techniques de quantification relative ou absolue sont utilisées pour quantifier les peptides, telles que les techniques iTRAQ (isobaric Tag for Relative and Absolute Quantitation), SILAC (Stable Isotope Labeling of amino acids in cell culture) et MRM (Multiple Reaction Monitoring).

Des exemples de diverses applications seront présentés. 

Le ⁶⁴Cu (T_1/2= 12.7h) est un radionucléide d'intérêt pour l'imagerie TEP bien que son utilisation  est actuellement limitée par la disponibilité de chélateurs bifonctionnels (CBF) offrant une résistance élevée aux réactions de transmétallation in vivo. La nature et la grosseur des CBF ont un impact sur les propriétés biologiques des radiotraceurs peptidiques. Pour moduler ces propriétés, nous avons développé une série de chélates tétradentates acycliques très compacts dérivés de l'histidine et de l'acide glutamique. Dans le cadre de cet exposé, nous présenterons la synthèse de ces nouveaux CBF ainsi que leur stabilité de complexation in vivo avec le ⁶⁴Cu et différents radiométaux utilisés en TEP.

La maladie de Parkinson est une maladie neurodégénérative touchant environ 100 000 personnes au Canada, dont 25 000 au Québec. Les symptômes tels que les tremblements au repos, la rigidité, les problèmes d'équilibre, l'akinésie et la bradykinésie, proviennent de la baisse drastique de la dopamine. Présentement, les médicaments prescrits pour la maladie ne font que réduire ces symptômes, mais aucun ne ralentit la progression ou ne l'arrête. Plusieurs études ont démontré la présence d'agrégats dans les tissus nerveux, plus spécifiquement dans les terminaisons présynaptiques. Ces agrégats entraînent la dégénérescence des tissus. Ils sont composés d'une protéine amyloïde appelée α-synucléine qui, selon les conditions, adopte des structures riches en feuillets β, en protofibrilles et en fibrilles. Elle comporte 140 acides aminés, dont une partie centrale hydrophobe. Cette section joue un rôle crucial dans l'agrégation puisqu'il a été démontré que les acides aminés 71 à 82 sont essentiels pour la formation des fibrilles. Nous tentons de mieux comprendre son interaction avec les lipides par RMN à l'état solide du ³¹P et du ²H ainsi que par infrarouge à transformée de Fourier et, la structure du peptide par microscopie électronique, dichroïsme circulaire et infrarouge à transformée de Fourier.

La recherche d'inhibiteurs de l'AdT de H. pylori, l'agent causal d'ulcères et du cancer de l'estomac, a été faite par la technique de « Phage display », permettant la sélection de peptides exprimés sur des protéines de capside des phages qui interagissent avec l'enzyme cible. Nous avons utilisé trois types de phages encodant des peptides linéaires de 7 et 12  acides aminés (aa) ou cycliques de C-7-C. Deux méthodes d'immobilisation de l'AdT ont été utilisées, soit sur une surface de polystyrène, soit en solution (système  biotine-streptavidine). Les phages encodant des peptides linéaires de 7 aa ne se sont pas liés avec l'AdT dans les deux méthodes d'immobilisation. Par contre, un peptide consensus de 12 aa, KVDEDSSLWHLH, trouvé par la méthode en solution, inhibe complètement l'activité de l'AdT à 5 mM. En immobilisant l'AdT sur la surface de polystyrène, les phages encodant des peptides de 12 aa ont révélé une séquence consensus, FHKYWWVPPASK. Par ailleurs, les phages encodant des peptides de C-7-C n'ont pas généré de séquences consensus; l'arrimage moléculaire de ces derniers a suggéré que le peptide CSAHNWPNC interagit avec Mg²⁺ de la sous-unité B de l'AdT. Ce peptide a été synthétisé, et est inhibiteur de l'AdT avec un K_i de 1,4 mM. Même si ces peptides sont de faibles inhibiteurs de l'AdT, ils pourraient être modifiés chimiquement pour améliorer leur capacité inhibitrice, et générer un « lead compound » pour le développement d'un nouvel antibiotique contre H. pylori.

Les protéines de type canal ionique possèdent une importance fondamentale dans de nombreux processus biologiques et constituent de ce fait une cible clé en recherche pharmaceutique. Cependant, de nombreux aspects de leur mécanisme d'action demeurent toujours mal compris. Dans le but d'acquérir une compréhension plus complète de ces systèmes complexes de transport membranaire, nous avons développé un modèle de canal ionique artificiel constitué d'une chaine de 21 acides aminés organisés en hélice-α, sur laquelle des éthers-couronnes servant de points de relais sont disposés de façon à s'aligner et former un pore dans une bicouche lipidique. Nous présenterons de nombreux analogues de ce modèle et la façon dont ils ont été utilisés pour mieux comprendre le processus de translocation des ions dans la membrane, évaluer la possibilité de permettre un transport sélectif et concevoir de nouveaux systèmes de biodétection.

L'hormone islet amyloid polypeptide (IAPP) est co-sécrétée avec l'insuline par les cellules bêta-pancréatiques. L'agrégation de ce peptide en fibres amyloïdes dans les îlots de Langerhans est intrinsèquement associée à la pathogenèse du diabète de type II. D'autre part, un stress oxydatif important est observé chez les patients diabétiques, favorisant la formation de métabolites réactifs pouvant lier de façon covalente les protéines, altérant ainsi leurs propriétés physico-chimiques. Dans ce contexte, nous avons étudié l'effet des produits de la peroxydation lipidique, tels que l'hydroxy-2-nonénal (HNE) et l'oxo-2-nonénal (ONE) sur l'amyloïdogenèse et la cytotoxicité de l'IAPP. Par spectrométrie de masse, nous avons observé que l'incubation d'IAPP en présence de HNE/ONE conduit à la formation d'adduits covalents. Au moyen du dichroïsme circulaire et de la fluorescence de la thioflavine T, il a été remarqué que l'ONE/HNE accélère l'agrégation en favorisant la formation d'agrégats non-fibrillaires au détriment des fibres amyloïdes.  En utilisant une lignée cellulaire bêta-pancréatique, la modulation de la cytotoxicité de l'IAPP par sa conjugaison aux dérivés de peroxydation lipidique a été étudiée.  Nos résultats montrent que la conjugaison de l'IAPP par des aldéhydes réactifs affecte fortement l'amyloïdogenèse de ce peptide, offrant ainsi une nouvelle perspective sur l'inhérente connexion entre déséquilibre redox et fibrillogenèse observée au niveau des  îlots de Langerhans.

L'intérêt porté à l'étude des peptides antimicrobiens est nourri par la résistance croissante des bactéries face aux antibiotiques traditionnels, problème particulièrement présent en milieu hospitalier. Ici à l'Université Laval, plusieurs étudiants travaillent sur la synthèse et la caractérisation de tels peptides, le plus souvent d'origine artificielle. Ayant en vue d'approfondir l'expertise du département dans ce domaine, notre attention s'est arrêtée sur la thanatin. Ce peptide naturel, présent chez la punaise Podisus Maculiventris, se démarque par sa structure secondaire en forme d'«épingle à cheveux» stabilisée par un pont disulfure. On connait déjà son activité contre plusieurs bactéries à Gram positif et négatif ainsi que certains fungi, en plus de présenter une faible cytotoxicité. L'objectif du projet est d'étudier l'interaction de la thanatin avec des membranes lipidiques modélisant les cellules eucaryotes et procaryotes afin d'en déduire le mécanisme d'action. La spectroscopie infrarouge nous permet d'observer la structure secondaire du peptide en présence des membranes lipidiques ainsi que son effet sur la température de transition de phase des lipides. L'interaction entre la thanatin et la tête polaire des phospholipides est étudiée par résonnance magnétique nucléaire en phase solide du phosphore. Plusieurs autres techniques telles que la spectroscopie de fluorescence et le dichroïsme circulaire viendront appuyer notre analyse.

Lors des dernières années, il y a eu une importante augmentation des bactéries résistantes aux antibiotiques ainsi qu'une diminution du nombre de nouveaux antimicrobiens. Il faut donc développer de nouveaux agents antimicrobiens ayant un mode d'action diminuant le risque de développement d'une résistance. L'une des familles ayant un tel potentiel est celle des peptides cationiques amphiphiles, car ils possèdent un mode d'action visant la perturbation des membranes cellulaires. Pour étudier les facteurs agissant sur l'activité biologique des peptides antimicrobiens, la synthèse d'analogues d'un composé-modèle 1 fut réalisée par synthèse en parallèle sur support solide. Ces analogues ont une ou deux leucines substituées par des acides aminés cationiques (Arg, Lys, His). Nous présenterons aussi la caractérisation de ces analogues par des études biophysiques et par des études d'activités biologiques, soit des tests d'activité antimicrobienne et d'activité hémolytique.

H-Leu-EC-Leu-Leu-Leu-EC-Leu-Leu-EC-Leu-Leu-Leu-EC-Leu-OH   1

EC = (21-couronne-7)-L-Phénylalanine

La sécrétine, un peptide de 27 résidus, exerce une grande diversité de fonctions physiologiques par le biais de son interaction spécifique avec le récepteur membranaire SCTR, un récepteur couplé aux protéines G de la classe B. De par sa nature flexible et cationique, la sécrétine pourrait également se lier électrostatiquement de façon transitoire aux anions situés à la surface de la membrane plasmique, tels que les glycosaminoglycanes (GAGs). Les GAGs constituent de larges polysaccharides linéaires abondants à la surface des cellules eucaryotes et sont reconnus en tant que corécepteur des cytokines. Dans ce contexte, nous avons initialement caractérisé la cinétique et la thermodynamique de la liaison de la sécrétine aux GAGs sulfatés en combinant différentes approches, telles que la chromatographie d'affinité, la titration calorimétrique isotherme et la résonance plasmonique de surface. Par dichroïsme circulaire, nous avons observé que l'interaction entre la sécrétine et les GAGs stabilise la conformation hélicoïdale du peptide. D'autre part, en employant une lignée cellulaire déficiente au niveau de la biosynthèse des GAGs, il a été remarqué au moyen de la microscopie confocal et la cytométrie en flux que la présence de GAGs favorise l'adsorption de la sécrétine à la surface cellulaire. Notre étude suggère que les GAGs localisés à la membrane plasmique pourraient être impliqués dans la présentation de la sécrétine à son récepteur SCTR. 

Aussi simple qu'elle puisse paraître, la soie d'araignée renferme toujours un secret investigué par la communauté scientifique. Comment ce matériau si robuste peut-il passer d'un état soluble hautement concentré à la fibre connue de tous? Le domaine C-terminal de MaSp1, la protéine majeure du fil de trame de l'araignée, semble jouer un rôle clé dans le contrôle de la solubilité de la protéine et l'alignement des fibres de soie. La formation de ces fibres est initiée par des perturbations physicochimiques, telles que des changements de pH, des variations de force ionique et des forces de cisaillement croissantes, toutes rencontrées dans les conduits de la glande ampullacée majeure. Nous avons établi un protocole de purification du segment C-terminal recombinant de la protéine MaSp1 de Nephila Clavipes qui limite son agrégation. Nous avons également étudié sa structure et son niveau d'oligomérisation dans différentes conditions par résonance magnétique nucléaire (RMN), dichroïsme circulaire (DC), diffusion dynamique de la lumière (DLS), microscopie électronique à transmission (TEM), et spectroscopie de fluorescence. Toutes ces techniques ont permis de mettre en évidence un état conformationnel distinct, dit globule fondu, qui pourrait éclairer les processus moléculaires par lesquels le domaine C-terminal remplit ses fonctions précises. D'autres expériences avec la protéine doublement marquée au ¹³C/¹⁵N mèneront à la détermination complète de sa structure. 

Le transport anionique est un phénomène complexe qui est impliqué dans plusieurs pathologies. La conception d'une protéine “canal” artificielle pouvant mimer les processus de transport d'anions des protéines “canal” naturelles serait donc très bénéfique. En s'inspirant de la structure des canaux cationiques artificiels LS21et LS32, nous avons remplacé les sérines par l'acide amino-4,4,4-trifluorobutyrique pour concevoir nos nanostructures peptidiques cibles. Le caractère hydrophobe des leucines et sa propension à former des hélices-α permettent aux nanostructures fluorées synthétisées d'adopter une structure d'hélice-α en milieu membranaire, tandis que l'incorporation de l'acide amino-4,4,4-trifluorobutyrique à des positions spécifiques oriente toutes les chaînes fluorées du même côté de l'hélice. L'auto-assemblable des nanostructures peptidiques en des entités supramoléculaire nanométriques permettraient le transport transmembranaire d'ions chlorures par les liaisons halogène-chlorure. Nous rapportons la synthèse, la purification et la caractérisation des premières nanostructures peptidiques de 21 résidus non polaires incorporant 18 atomes de fluor.

LS2 : H-(Leu-Ser-Leu-Leu-Leu-Ser-Leu)₃ –OH  1

LS3 : H-(Leu-Ser-Ser-Leu-Leu-Ser-Leu)₃ –OH  2

Le transport d'anions à travers la membrane cellulaire est un phénomène bien connu faisant souvent appel à de larges protéines ayant une sélectivité et une vitesse élevées. Chez les patients atteints de fibrose kystique, une mutation du gène CFTR (pour Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator) entraîne la modification du repliement de la protéine CFTR, responsable du transport des ions chlorures, la rendant pratiquement inefficace¹. Un intérêt grandissant est désormais porté sur la création de transporteurs synthétiques simples pouvant agir en tant que canal anionique². Nous rapportons les résultats d'études de transport et de lyse de peptides 21-mère sous conformation d'hélice α de structure LS₂³ où les sérines ont été remplacées par l'acide amino-4,4,4-trifluorobutyrique. Le caractère hydrophobe des leucines permet le repliement en hélice-α dans un environnement lipidique, alors que la propension du fluor à s'isoler lui-même permet un arrangement en tétrapeptide. Le macropore ainsi formé permettrait le passage des ions chlorures, et les liaisons halogènes devraient favoriser ce transport⁴.

[1] Zaydman, M.A.; Silva, J.R.; Cui, J. Chem. Rev., 2012, 112, 6319-6333.

[2] Behrends, Chem. Rev.,2012, 112, 6218-6226.

[3] Lear, J.D.; Wasserman, Z.R.; DeGrado, W.F.1988, 240, 1177-1181.

[4] Jentzsch, A.V.; Emery, D.; Mareda, J.; Nayak, S.K.; Metrangolo, P.; Resnati, G.; Sakai, N.; Matile, S. Nat. Commun., 2012, 3, 1902/1-1902/8.

Les antiviraux contre l'influenza basés sur l'inhibition de la fusion membranaire sont très utilisés en Asie [1] mais sont actuellement ignorés en Occident. Pour obtenir l'approbation de tels antiviraux, il est nécessaire de comprendre le mécanisme de fusion membranaire du virus influenza. Nous avons donc étudié l'effet du peptide de fusion d'influenza sur les phospholipides membranaires à l'échelle atomique grâce à des simulations de dynamique moléculaire étendues. Nous avons observé une interaction entre les amines N-terminales du peptide et le groupement phosphate des phospholipides. Les phospholipides ainsi liés au peptide de fusion présentent un accroissement de protrusion des chaînes lipidiques et d'intrusion des têtes polaires. Ces perturbations lipidiques diminueraient les forces répulsives électrostatiques, d'hydration et de fluctuation [2] qui empêchent normalement les membranes de fusionner. Ce mécanisme de fusion membranaire simple pourrait être commun parmi les peptides fusogènes inclinés [3]. De plus, l'interaction observée entre le peptide de fusion et les phospholipides constitue une nouvelle cible pour le développement de molécules antivirales contre l'influenza.

[1] Boriskin et coll. Curr Med Chem (2008) 15:997-1005

[2] Israelachvili, Jacob N. (1992) Intermolecular and Surface Forces, 2nd edition, Academic Press

[3] Charloteaux et coll. Protein Pept Lett (2009) 16:718-25

Des travaux antérieurs sur le fractionnement d'hydrolysats enzymatiques de protéines du lactosérum ont permis d'isoler un peptide de β-lactoglobuline (b-lg f1-8) possédant une capacité d'auto-assemblage, menant à la formation de nanofibres et d'hydrogels. Des observations préliminaires ont montré que l'auto-assemblage du peptide b-lg f1-8 modifiait la composition de mélanges de protéines de lactosérum, notamment en diminuant la concentration en α-lactalbumine (α-la) soluble. La présente étude avait pour but de démontrer l'occurrence d'interactions entre le peptide b-lg f1-8 et l'α-la. L'auto-assemblage du peptide b-lg f1-8 a été étudié en présence d'α-la à 25 et 55^oC. Il a été observé que l'ajout d'α-la (1 % p/v) à un hydrolysat trypsique de protéines de lactosérum (10% p/v) permettait de retarder le processus de floculation du peptide b-lg f1-8. Cependant, ce phénomène a été observé uniquement à 55^oC. La caractérisation du profil de dénaturation thermique de l'α-la par calorimétrie différentielle à balayage (DSC) a démontré que la présence du peptide b-lg f1-8 induisait une diminution de l'enthalpie de dénaturation de la protéine variant entre 25 et 50 % selon le pH. Ces observations suggèrent que le peptide b-lg f1-8 interagit avec l'α-la par le biais d'interactions hydrophobes. Nos travaux confirment que le phénomène d'auto-assemblage du peptide b-lg f1-8 peut être mis à profit dans le développement d'approches de fractionnement de mélanges protéiques.

La soie est constituée de protéines fibreuses et est produite principalement par les arthropodes, notamment les araignées et les insectes. Ce biomatériau attire l'intérêt de la communauté scientifique depuis plusieurs années en raison de sa biocompatibilité et de ses excellentes propriétés mécaniques. Ces dernières résultent en partie du niveau élevé d'orientation des protéines parallèlement à l'axe de la fibre. Toutefois, le niveau des propriétés mécaniques pourrait être limité si l'orientation moléculaire n'était pas homogène le long d'une fibre. Par exemple, le ver à soie domestique Bombyx mori construit son cocon en exécutant une figure de huit avec sa tête. Ceci suggère que la vitesse de filage pourrait ne pas être identique en tout point et que l'orientation moléculaire pourrait varier faiblement le long de la fibre. Pour détecter de si petites variations, la spectromicroscopie Raman en lumière polarisée est particulièrement adaptée, car c'est la seule technique permettant un échantillonnage direct le long d'une figure de huit ou d'un segment de fibre. À des fins de comparaison, des fibres de B. mori dégommées obtenues à partir du cocon déroulé ou par filage forcé ont également été étudiées. Enfin, les résultats obtenus pour le B. mori ont été comparés avec de la soie d'araignée obtenue par filage forcé qui devrait être être plus homogène. Pour atteindre ces objectifs, différentes méthodes de caractérisation de l'orientation moléculaire ont été comparées.