Modélisation moléculaire de l’interaction avec le récepteur PPAR-γ

Des études de simulations d’arrimage moléculaire avec le LBD de PPAR-γ ont été effectuées avec l’acide lobarique (1) et les pseudodepsidones 2-4 pour investiguer les interactions et obtenir des informations sur le mécanisme d’action potentiel qui est associé aux propriétés anti-inflammatoires. Les logiciels d’arrimage (docking) permettent de simuler l’arrimage d’un ligand sur un récepteur en recherchant les orientations et les positions les plus probables via l’évaluation de l’énergie d’interaction de chaque complexe.140 _{Le LBD de PPAR-}

γ est formé de 13 hélices alpha et d’un petit feuillet bêta. Le site de liaison comprend une grande cavité entre le feuillet β et l’hélice α numéro 3 (H3) qui peut s’étendre plus loin sous H3 jusqu’à l’hélice H12. Il a été rapporté précédemment que les agonistes complets tels que le rosiglitazone, occupent la cavité du site de liaison entre le feuillet β et s’étendent sous H3 pour interagir avec le résidu Tyrosine 473 de H12 (Figure 15). Dans le cas

des agonistes partiels tels que les amorfrutins, ils sont localisés entre le feuillet β et H3, mais ils ne sont pas en mesure d’interagir avec H12 (Figure 15).

Figure 15 Résultats d’arrimage moléculaire avec le LBD de PPAR-γ pour l’acide lobarique en comparaison au rosiglitazone (A) et à l’amorfrutin 2 (B).

La structure cristalline du LBD de PPAR-γ est schématisée (PDB : 3TY0 [DOI : 10.1021/jm201061j]). Le feuillet bêta, l’hélice alpha H3 et l’hélice alpha H12 sont respectivement en jaune, vert et orange. La conformation du rosiglitazone (orange) qui a été obtenue à partir de la structure PDB 2PRG (DOI: 10.1038/25931) est alignée par rapport au LBD PDB 3TY0. Les conformations de l’amorfrutin 2 (bleu et violet) qui ont été obtenues pour les conformations A et B (PDB 4A4V) sont alignées par rapport au LBD PDB 3TY0. Les interactions polaires avec le feuillet bêta sont représentées par un trait pointillé en jaune.

De façon générale, les agonistes de PPAR-γ peuvent adopter une gamme de positions et d’orientations en raison de la grande cavité du domaine de liaison. Par exemple, l’amorfrutin 2 a été précédemment cristallisé dans le LBD de PPAR-γ sous deux conformations distinctes ou les chaînes A et B prennent des orientions opposées (Figure 15). De plus, la structure du LDB de PPAR-γ est assez flexible. En fait, des variations structurelles du LBD ont été observées en fonction des interactions avec les ligands qui lui sont liés. Différentes structures du LBD qui ont été rapportées dans la littérature ont ainsi été employées dans un 1er _{temps pour}

optimiser l’arrimage moléculaire de l’acide lobarique (1) et de la pseudodepsidone 2.141,142,143,144,145,146,147,148,149,150

Ces deux composés ont été sélectionnés puisqu’ils sont structurellement similaires entre eux, mais aussi aux amorfrutins. L’acide lobarique et le composé 2 devraient ainsi adopter une conformation similaire à celle de l’amorfrutin 2 dans le LBD de PPAR-γ. Les résultats de modélisation moléculaire obtenus pour les composés 1 et 2 ont donc été filtrés pour conserver uniquement les conformations amarrées dont les atomes d’oxygène acides superposent ceux de l’amorfrutin 2. Un deuxième filtre a été appliqué aux résultats pour mettre en évidence les conformations qui sont les plus similaires entre les composés 1-2 puisque ces derniers sont structurellement proches en plus d’avoir une affinité de liaison similaire avec PPAR-γ. Ces études préliminaires

de modélisation moléculaire ont permis d’identifier que les meilleurs résultats d’arrimage moléculaire pour les composés 1-2 ont été obtenus dans le récepteur de type 3TY0. L’arrimage moléculaire des pseudodepsidones 3 et 4 a ainsi été réalisé dans le récepteur 3TY0 pour mieux étudier la relation structure-activité.

Figure 16 Résultats d’arrimage moléculaire avec le LBD de PPAR-γ pour les pseudodepsidones La structure cristalline du LBD de PPAR-γ est schématisée (PDB : 3TY0 [DOI : 10.1021/jm201061j]). Le feuillet bêta, l’hélice alpha H3 et l’hélice alpha H12 sont respectivement en jaune, vert et orange. Les conformations des pseudodepsidones 2 (bleu), 4 (turquoise) et 3 (mauve) sont présentées respectivement en A-C. Les interactions polaires avec le feuillet bêta sont représentées par un trait pointillé en jaune. Le recouvrement des conformations de l’acide lobarique (vert) et de l’amorfrutin 2 (bleu et mauve) est présenté en D.

L’interaction des composés 2-4 dans le LBD de PPAR-γ est présentée à la Figure 16 alors que les résultats d’arrimage moléculaire de l’acide lobarique en comparaison au rosiglitazone et à l’amorfrutin 2 sont présentés à la Figure 15. Un très bon recouvrement a été observé entre les deux conformations de l’amorfrutin 2 et la conformation de l’acide lobarique qui a été optimisée par arrimage moléculaire. En fait, il est possible de voir que l’angle du macrocycle lactonique de la depsidone permet aux cycles aromatiques A et B et à leurs chaînes aliphatiques respectives de s’aligner parfaitement dans l’orientation des deux conformations de l’amorfrutin 2 (Figure 16). Selon les résultats d’arrimage moléculaire, les modes de liaisons/interactions des composés 1-4 avec le LBD de PPAR-γ sont similaires à ceux des amorfrutins où les composés se lient entre le feuillet bêta et l’H3, mais ils ne s’étendent pas sous H3 (Figure 15 et Figure 16). Bien que l’acide lobarique et les

pseudodepsidones 2-4 adoptent tous des conformations et orientations similaires dans la cavité du récepteur PPAR-γ, des affinités de liaisons différentes ont été mesurées précédemment tel qu’indiqué à la Figure 14. Les résultats d’arrimage ont démontré que la queue hydrophobe et la tête hydrophile des cycles aromatiques sont des éléments structurels clés pour favoriser l’interaction avec le LBD de PPAR-γ. La structure des composés 1-

4 est très hydrophobique dans l’ensemble, il a ainsi été possible de voir que les métabolites effectuent seulement

une liaison hydrogène entre la tête polaire du métabolite et les fonctions NH des acides aminés Ser342 ou Glu343 qui forment le squelette du feuillet bêta. Ces interactions polaires sont représentées par un pointillé jaune à la Figure 15 et à la Figure 16. Il est possible d’observer que les liaisons hydrogène sont différentes pour les composés 1-4. En fait, pour les composés 1, 3 et 4, c’est la fonction alcool de la tête polaire qui fait la liaison hydrogène avec le feuillet bêta alors que pour le composé 2, c’est le groupement acide carboxylique. L’affinité de liaison et le potentiel anti-inflammatoire plus élevé du composé 2 par rapport aux pseudodepsidones 3 et 4 pourraient être dus à la liaison hydrogène avec le feuillet bêta qui est plus forte pour le composé 2. En ce qui concerne l’acide lobarique, la force de sa seule interaction polaire avec le feuillet bêta est réduite par rapport à celle du composé 2, mais la conformation rigide de l’acide lobarique semble compenser. Selon les résultats d’arrimage moléculaire, la rigidité conformationnelle de l’acide lobarique qui est engendré par le cycle lactonique à 7 atomes semble favoriser l’orientation et la stabilisation des groupements hydrophobes dans le LBD de PPAR-γ. C’est ce qui expliquerait la meilleure affinité de liaison qui a été mesurée pour le composé 1 par rapport à la pseudodepsidone 2. Selon la relation structure-activité qui a été mise en évidence par les résultats d’inhibition de la voie NF-ĸB, d’affinité de liaison avec le récepteur PPAR-γ et la modélisation par arrimage moléculaire, le design d’un meilleur agoniste de PPAR-γ combinerait à la fois une interaction polaire avec le feuillet bêta via une fonction acide carboxylique et une conformation rigide pour orienter les chaines aliphatiques hydrophobes dans la cavité du récepteur.

Il a précédemment été démontré que plusieurs agonistes de PPAR-γ peuvent inhiber l’activation de la voie de signalisation NF-ĸB lors des 1ere _{étapes, telles que l’expression de la protéine cellulaire IкBα, la phosphorylation}

et translocation nucléaire du p65, qui est une des formes hétérodimères de NF-ĸB.54,55 _{Par exemple, il a été}

rapporté que le potentiel anti-inflammatoire de l’amorfrutin 1 à inhiber la voie NF-ĸB peut être attribuable à son interaction avec le récepteur PPAR-γ.151,152 _{Il est intéressant de noter que nos études d’arrimage moléculaire}

ont permis de démontrer que les composés 1-4 ont des modes de liaisons similaires à ceux des amorfrutins. De plus, le groupe de Pyo a récemment publié que l’acide lobarique et le lobarstin peuvent inhiber l’activation du NF-ĸB qui est induite par le TNF-α dans des cellules musculaires lisses vasculaires.132,133 _{Plus précisément, ils}

ont démontré que ces composés lichéniques inhibent la translocation nucléaire et la dégradation de la protéine IкBα. En tenant compte de ces résultats et de ceux obtenus lors de ce projet, l’acide lobarique (1) et les pseudodepsidones 2, 5 et 7 pourraient inhiber les 1res _{étapes de l’activation de la voie NF-ĸB via la liaison au}