Inhibition of HSP90 with pochoximes : structure-activity relationship and structure-based insights
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Abstract EN:
Heat Shock Proteins (HSPs) are essential components for maintaining the correct folding, function and stability of client proteins, and to avoid aggregate formation. Given this ubiquitous role, they are directly involved in numerous diseases including cancer, diabetes and inflammation. Identification of several specific HSP90 (heat shock proteins of 90 kDa) inhibitors, through a unique mode of action (ATPase inhibition) paved the way to a potential new class of anticancer agents. Two natural products were instrumental in this endeavor: geldanamycin, a natural ansamycin, and radicicol, a 14-membered resorcylic acid lactone (RAL). Intensive research resulted in the identification of new class of inhibitor of HSP90, and 10 molecules are now in preclinical and clinical development. At the beginning of my PhD, pochonin D was identified as a simplified HSP90 inhibitor. Pochonin D proved to recapitulate radicicol properties without its drawback. First structure-activity relationships were achieved. Having in mind these preliminary results, oxime analogues of pochonin D were synthesised, yielding to the discovery of the pochoxime A-C analogues. They demonstrated very attractive biological activity in vivo, resulting in a tumor regression in treated animals. Structure-activity relationship studies resulted in the discovery of the most potent compound reported to date, 6-hydroxypochoxime C. Computer assisted modelling done in collaboration with Professor KARPLUS and a crystal structure of pochoxime with HSP90 revealed a refolding of the ATPase pocket to fit the drug. The synthesis of a PNA labelled library will allow a broad screening in order to expand the scope of pochoximes.
Abstract FR:
Les protéines de choc thermique sont essentielles au maintien de l’activité cellulaire, par leur implication dans la stabilisation de leurs protéines clientes. En raison de ce rôle clef, elles sont directement impliquées dans de nombreuses affections comme le cancer, le diabète et les processus inflammatoires. L’identification de plusieurs inhibiteurs de la protéine de choc thermique de 90kDa (HSP90), par un mode d’action unique (inhibition de la poche ATPase) permis le développement d’une nouvelle classe d’anticancéreux. La geldanamycin et le radicicol, deux composés naturels ont Eté instrumentalisés dans ces découvertes au début des années 1990. Aujourd’hui, les nombreuses recherches ont permis d’identifier de nouvelles classes de molécules. 10 molécules sont maintenant en développement clinique. Au début de ma thèse, la pochonine D avait déjà été identifié dans le laboratoire comme un analogue simplifié du radicicol, récapitulant son activité sans ses défauts. De premières études de structure-activité permirent d’identifier les pochoximes A-C, analogues oxime de la pochonine D. Ils démontrèrent une activité biologique in vivo très attractive, avec la régression de tumeurs sur des modèles animaux traités. De nouvelles études de structure-activité permirent l’identification de l’analogue le plus actif à ce jour, la 6-hydroxypochoxime C. Des modélisations numériques effectuées en collaboration avec le Pr KARPLUS et l’obtention de la structure cristalline de la pochoxime avec HSP90 ont montrées la reconformation de la poche ATPase pour accepter la molécule. La synthèse de pochoxime taguées avec une étiquette de PNA devrait permettre des screening plus large.