Description des travaux réalisés dans la littérature

Les études décrites dans la littérature ont été réalisées autour de Kiss13/Kiss10 et du pentapeptide Kiss (6-10).

La nomenclature des peptides se fait toujours de la partie N-terminale vers la partie C-terminale. Comme les travaux de la littérature se sont portés sur différentes tailles de ligand endogène, la numérotation des acides aminés est variable d’un papier à l’autre. Nous avons choisi, par soucis de clarté, de fixer la numérotation des acides aminés sur Kiss10: H-Y⁽¹⁾N⁽²⁾W⁽³⁾N⁽⁴⁾S⁽⁵⁾F⁽⁶⁾G⁽⁷⁾L⁽⁸⁾R⁽⁹⁾F⁽¹⁰⁾-NH

2.

1.1. Etudes RMN réalisées sur Kiss13 et Kiss10

Les premières études RMN réalisées sur Kiss13 en 2007 par l’équipe de K. H. Mayo,⁷⁰ ont PRQWUpODVWUXFWXUHVHFRQGDLUHHQKpOLFHGHFHSHSWLGH8QHKpOLFHĮHVWREVHUYpHHQWUH$VQ(7)

et Phe⁽¹³⁾ (respectivement Asn⁽⁴⁾et Phe⁽¹⁰⁾dans Kiss10).

Figure 8 : Structure en hélice de Kiss13

Par la suite l’équipe de J.P. Castano⁷¹ a montré en 2009, que Phe⁽⁶⁾ et Trp⁽¹⁰⁾ (A: Kiss10 modifié par le remplacement de Phe⁽¹⁰⁾par un Trp), jouaient un rôle crucial dans le maintien de l’hélicité. La représentation de la structure secondaire du décapeptide établie par RMN montre une légère désorganisation au niveau de l’hélice, lors du remplacement de Phe⁽⁶⁾ par Ala (B). Enfin, le remplacement de Trp⁽¹⁰⁾ par Ala (C) provoque une désorganisation totale de la partie C-terminale. La partie N-terminale se trouve dans tous les cas dans un état complètement désordonné. Les composés B et C ne montrent pas d’activité in vivo comparé au Kiss10 modifié (A). La conservation de l’hélicité est d’après les auteurs un caractère essentiel au maintien du caractère agoniste du peptide.

Figure 9 : Désorganisation de la structure hélicoïdale de Kiss10 lors du remplacement de Phe⁽⁶⁾et Tyr⁽¹⁰⁾par Ala

1.2. Etudes réalisées sur le pentapeptide Kiss(6-10)

L’équipe de K. Tomita et al.⁷² est la première à avoir décrit une forme tronquée de Kiss10 avec la publication du pentapeptide Kiss(6-10) présentant la séquence FGLRW-NH₂.⁷² Une étude préalable avait permis de déterminer que le remplacement de Phe⁽¹⁰⁾par un tryptophane permettait d’augmenter l’affinité du pentapeptide.²⁰

Les dérivés synthétisés à partir du pentapeptide Kiss(6-10) sont décrits comme agonistes, par mesure du signal calcique intracellulaire dans des cellules CHO surexprimant hGPR54. L’activité des composés synthétisés est comparée à celle observée avec 1µM de Kiss10 (100% d’activité).

Les auteurs ont dans un premier temps réalisé un Ala-scan et un D-aminoscan sur la séquence suivante : Gmb-Phe-Gly-Leu-Arg-Trp-NH₂. Le remplacement séquentiel des acides aminés composant le pentapeptide par une alanine (Ala-scan) permet de déterminer quelles sont les chaînes latérales impliquées dans une interaction avec le récepteur. Le D-aminoscan permet quant à lui d’évaluer l’influence de la configuration de chaque acide aminé.

séquence % d’activité Gmb-Phe-Gly-Leu-Arg-Trp-NH2 93,7±1,8 Gmb-Phe-Gly-Leu-Arg-Ala-NH2 5,5±0,2 Gmb-Phe-Gly-Leu-Ala-Trp-NH2 5,7±0,2 Gmb-Phe-Gly-Ala-Arg-Trp-NH2 7,6±0,3 Gmb-Phe-Ala-Leu-Arg-Trp-NH2 84,4±2,4 Gmb-Ala-Gly-Leu-Arg-Trp-NH2 6,5±0,3 Gmb-Phe-Gly-Leu-Arg-_D-Trp-NH₂ 8,3±0,3 Gmb-Phe-Gly-Leu-_D-Arg-Trp-NH₂ 6,9±0,9 Gmb-Phe-Gly-_D-Leu-Arg-Trp-NH₂ 5,3±0,7 Gmb-Phe-_D-Ala-Leu-Arg-Trp-NH₂ 3,4±0,2 Gmb-_D-Phe-Gly-Leu-Arg-Trp-NH₂ 8,6±0,8

Tableau 4 : Ala-scan et D-aminoscan du pentapeptide Gmb-Phe-Gly-Leu-Arg-Trp-NH₂

Une perte significative de l’activité agoniste est observée lors du remplacement de chacun des acides aminés composant le pentapeptide par une alanine, à l’exception de la substitution de la glycine. Une perte drastique de l’activité est également à noter lorsque les acides aminés sont introduits dans la séquence peptidique sous leur configuration D. Les résultats obtenus indiquent que le maintien de la configuration L est essentiel et que les chaînes latérales portées par Phe, Leu, Arg et Trp sont impliquées dans des interactions avec le site actif du récepteur.

Tomita et al. ont par la suite remplacé la dernière phénylalanine en partie C-terminale par différents acides aminés pour déterminer les interactions mises en jeu à ce niveau.

Gmb-Phe-Gly-Leu-Arg-Xaa-NH₂ % d’activité

Phe 69,6±2,0

Trp 93,7±0,9

Tyr 60,7±2,9

Nal(2) 68,4±1,7

Tableau 5 : Remplacement de Phe⁽¹⁰⁾

La substitution de Phe par un Trp conduit a une augmentation significative de l’activité au sein de la cellule. Par contre l’insertion d’une tyrosine ou d’un naphtyle n’induit pas de variation significative. Cela indique que la partie C-terminale du peptide va probablement se placer dans une poche hydrophobe présente dans le site actif du récepteur.

Compte tenu de la capacité du motif guanidine de l’arginine à se lier au récepteur via des interactions électrostatiques ou accepteurs/donneurs de liaisons hydrogènes, l’étude s’est poursuivie par le remplacement de l’arginine par des acides aminés portants des groupements protonables (Orn, Lys) ou pouvant former des liaisons accepteurs/donneurs de liaison hydrogène (Cit, Lys(Ac), Gln) avec le site actif. Ces modifications n’ont conduit qu’à des composés inactifs, ce qui prouve l’importance cruciale du cation guanidinium.

H-Amb-Phe-Gly-Leu-Xaa-Trp-NH₂ % d’activité Arg 97±0,2 Orn 1±0,3 Lys 0,9±0,2 Cit 0,7±0,1 Lys(ac) 0,4±0,2 Gln 0,9±0,2

Tableau 6 : Remplacement de Arg⁽⁹⁾

Les auteurs ont également remplacé la phénylalanine en partie N-terminale par différents résidus hydrophobes. H-Amb-Xaa-Gly-Leu-Arg-Phe-NH₂ % d’activité Phe 96,5±0,3 Cha 44,4±1,0 Tyr 10,1±0,4 Trp 77,9±2,2 Nal(2) 88,9±0,4

Tableau 7 : Remplacement de Phe⁽⁶⁾

L’introduction d’une tyrosine induit une perte totale d’activité et une faible diminution de l’activité est observée avec le tryptophane ou le dérivé naphtyle. Lors du remplacement de Phe par l’homologue saturé Cha, l’activité est diminuée de moitié, suggérant la présence G¶XQHSRFKHOLSRSKLOHDURPDWLTXHSHUPHWWDQWXQHLQWHUDFWLRQK\GURSKREHRXGHW\SHʌ-ʌHQWUH le ligand et le récepteur.

L’équipe de K. Tomita²⁹ a pu améliorer de façon significative la stabilité du pentapeptide en réalisant un peptidomimétique. L’insertion d’un alcène à la place de la glycine permet, sans perte d’affinité, d’améliorer le temps de demi-vie du composé dans le sérum.

N H NH NH₂ O O N H NH NH₂ N H O N H O N H O F FTM145

Figure 10 : Insertion d’un motif alcène dans le pentapeptide