Développer des outils de dégradation des protéines en accès libre pour la découverte de médicaments

Défi : PROTACs (PROteolysis TArgeting Chimeras en anglais) sont des agents thérapeutiques bifonctionnels qui recrutent une ligase d’ubiquitine E3 pour une protéine ciblée, catalysant ainsi la poly-ubiquitylation de la cible et sa dégradation ultérieure par le protéasome. La dégradation des protéines induite par PROTAC offre des avantages par rapport à l’inhibition classique des enzymes: elle agit via un mécanisme catalytique plutôt que via un mécanisme basé sur l’occupation des sites et montrent une efficacité supérieure avec moins d’effets secondaires non ciblés ainsi que des effets pharmacodynamiques prolongés au-delà de l’exposition au médicament. Bien que les humains possèdent des centaines de ligases E3, seuls six E3 ont été utilisés pour développer des PROTACs à ce jour. De plus, prédire la capacité des PROTACs pour la dégradation de protéines d’intérêt reste difficile en raison du manque d’outils et de tests chimiques pour caractériser ces derniers.

Solution : Pour surmonter ces problèmes et doubler le nombre de ligases E3 pouvant être exploitées pour la découverte future de PROTACs, l’équipe de recherche propose de développer des savoir-faire, des protocoles et des outils de recherche permettant l’identification et la caractérisation de petites molécules se liant à de nouvelles ligases E3. Pour chaque ligase E3 sélectionnée, le kit (“Target Enabling Packages” or TEPs en anglais), inclura une combinaison de vecteurs d’expression et protocoles associés pour la cristallisation et l’obtention des structures aux rayons X de ces protéines, des méthodes de criblages adaptés à la découverte de petites molécules ciblant la nouvelle ligase E3 en question, des essais pour la confirmation des résultats in vitro, ainsi que les résultats de criblage préliminaire des petites molécules « hits » découvertes durant le projet.

Réalisations prévues/Retombées : Grâce à l’expertise des chercheurs du Genomic Structural Consortium dans l’expression, la cristallisation et les méthodes de cristallographie aux Rayons X des protéines, il est attendu que ce projet génère des TEPs contenant des savoir-faire et réactifs pour 6 à 8 nouvelles ligases E3 qui seront spécifiquement choisies en collaboration avec Takeda et Pfizer. Ces kits seront mis à la disposition de la communauté scientifique pour faciliter le développement de nouveaux outils chimiques permettant de comprendre la biologie des nouvelles ligases E3 et de développer des molécules PROTACs.