En 2021, la tuberculose est la 13e cause de mortalité dans le monde avec 10.6 millions de nouveaux cas et 1.4 million de décès. L’émergence de souches résistantes aux médicaments antituberculeux représente un défi majeur pour la santé publique mondiale. Les enzymes du système de synthèse des acides gras de type II (FAS-II) intervenant dans la biosynthèse des acides mycoliques, composants essentiels de l’enveloppe cellulaire, sont des cibles privilégiées pour inhiber la croissance mycobactérienne. Parmi ces enzymes, InhA est la cible principale de l’isoniazide (INH), le médicament antituberculeux de première ligne le plus utilisé, agit comme une prodrogue qui nécessite l’activation par l’enzyme KatG.
L’objectif principal du projet est de découvrir de nouveaux inhibiteurs directs d’InhA, ne nécessitant pas une pré-activation.
Ainsi, nous nous sommes intéressés, dans un premier temps, à développer de nouvelles séries de molécules ciblant la protéine InhA par différentes méthodes, l’hybridation et la méthode de déconstruction-reconstruction. Les résultats ont mis en évidence une forte inhibition de l’activité enzymatique de la protéine InhA et également sur la croissance de Mtb. Les résolutions des structures cristallographiques de la protéine InhA co-cristallisé avec les composés ont montré des interactions originales dans le portail mineur, un site sous-exploité dans la littérature.
En deuxième partie, une nouvelle méthode de criblage par assemblage de fragments guidé par la cible a été exploitée sur la protéine InhA. La mise au point de la synthèse guidée par la cible sous contrôle cinétique (KTGS) par l’application de la chimie click in situ a été effectuée. Ce criblage permettrait à partir d’une bibliothèque de fragments préétablie de concevoir des composés directement dans le site actif de l’enzyme.
Enfin, une extension de la réactivité de chimie click in situ a été étudiée pour favoriser des réactions intramoléculaires. Ainsi, une série de ligands acyclique a été développée composés à la fois des fonctions alcyne et azoture, a montré une inhibition de l’activité enzymatique de la protéine InhA. Des études par cristallographie des rayons X montrent le positionnement de ces ligands dans le site actif de la protéine montrant une macrocyclisation in situ potentielle. |
In 2021, tuberculosis will be the 13th leading cause of death in the world, with 10.6 million new cases and 1.4 million deaths. The emergence of strains resistant to anti-tuberculosis drugs represents a major challenge for global public health. The enzymes of the type II fatty acid synthesis system (FAS-II) involved in the biosynthesis of mycolic acids, essential components of the cell envelope, are prime targets for inhibiting mycobacterial growth. Among these enzymes, InhA is the main target of isoniazid (INH), the most widely used first-line anti-tuberculosis drug, acting as a prodrug that requires activation by the KatG enzyme.
The main objective of the project is to discover new direct inhibitors of InhA that do not require pre-activation.
We therefore began by developing new series of molecules targeting the InhA protein using different methods, hybridization and the deconstruction-reconstruction method. The results showed a strong inhibition of the enzymatic activity of the InhA protein and also on the growth of Mtb. Resolutions of the crystallographic structures of the InhA protein co-crystallized with the compounds showed original interactions in the minor portal, a site under-exploited in the literature.
In the second part, a new screening method using target-guided fragment assembly was exploited on the InhA protein. Kinetically controlled target-guided synthesis (KTGS) using in situ click chemistry was developed. Using a library of pre-established fragments, this screening would enable compounds to be designed directly in the enzyme's active site.
Finally, an extension of the reactivity of in situ click chemistry was studied to promote intramolecular reactions. For example, a series of acyclic ligands was developed that contain both alkyne and azide functions, and showed inhibition of the enzymatic activity of the InhA protein. X-ray crystallography studies showed the positioning of these ligands in the active site of the protein, demonstrating potential in situ macrocyclisation. |