Conception médicament 2

• Quelle est la conception traditionnelle de médicaments ?


  • Sérendipité
  • Produits naturels 
  • Modifications chimiques par essai/chimique
  • Criblage robotique de chimiothèques
• Quelle est l'approche ligand-based ?


  La biomolécule cible n'est pas connue mais on connait des ligands ayant une activité. Il y a alors développement par similarité avec ces ligands connus de nouvelles molécules plus efficaces.

  Criblages sur empreintes moléculaires ou par pharmacophores
• Quelle est l'approche structure-based ?


  La biomolécule cible est connue.

  Le but : déterminer sa structure tridimentionnelle.

  Conception des ligands ayant une forte complémentarité (structurale et chimique) pour ses sites actifs.

  = technique de l'amarage moléculaire ou docking moléculaire
• Quel est le paradigme central des approches ligand-based ?

  Des ligands chimiques similaires ont une action biologiques similaires
• Qu'est ce que trouver un nouveau principe actif ?


  Trouver une molécule ayant des propriétés chimique similaire avec un ligand connu qui a une activité biologique connue
• Quelle est l'objectif du criblage virtuel sur fingerprint ?


  Trouvez des chimiothèques des molécules bioactives similaires chimiquement à un ligand donné sans connaitre la cible biologique
• Quels sont les défauts des criblages sur fingerprints ?


  • Des molécules avec des structures planes similaires peuvent avoir des propriétés physico-chimiques très différentes et n'ont donc pas toujours des activités similaires
  • Inversement, des molécules avec des structures chimiques différentes peuvent avoir des activités biologiques similaires
• Qu'est ce que le pharmacophores d'une molécule ?


  Les différents groupes chimiques qu'on pense déterminant pour son activité biologiques
• Quelle est l'objectif le criblage virtuel sur pharmacophore ?


  Trouver dans des chimiothèques des molécules bioactives ayant des pharmacophores similaires à ceux d'un ligand donné sans connaitre la cible biologique
• Quelles sont les étapes d'un criblage sur pharmacophore ?


  • Sélection de molécules dont la structure et l'activité sont connues
  • Définition des pharmacophores importants
  • Criblage de chimiothèques et sélection de molécules ayant des fragments chimiques qui se superposent aux pharmacophores initiaux
  • Validation des molécules trouvées par des tests pharmacologiques
• Quelles sont les limites du criblages sur pharmacophores ?


  • Nécessite de déterminer les groupes chimiques indispensables à l'activité 
  • Nécessité de connaitre la conformation active des molécules. Difficiles quand on n'a pas la structure à la cible
  • Comme le criblage sur fingerprints, il renseigne très peu sur les interactions potentielles avec la cible ( mécanisme d'action des ligands)
  • Permet d'explorer une plus grande diversité de molécules que le criblage sur fingerprints
• Quelle est le paradigme des approches structure-based ?


  • Une enzyme "reconnait" spécifiquement son substrat s'il possède une forme complémentaire au site actif lui permettant de s'emboîter dans l'enzyme ( modèle de clé serrure)
  • Développer un inhibiteur d'une enzyme, c'est d'abord trouver une molécule avec une complémentarité de forme avec le site visé 
• Quels sont les aspects du modèle de clé-serrure ?


  • Le site actif d'une enzyme peut se déformer pour s'adapter à la forme du substrat ( modèle de l'ajustement induit)
  • Fixation ligand dans site actif protéine : complémentarité physico-chimique ( énergie d'interaction favorable)
• Quelles sont les techniques de détermination de la structure des biomolécules ?


  • Cristallographie aux rayons X ( radiocristallographie)
  • Résonance Magnétique Nucléaire (RMN)
  • Cryo-microscopie électronique ( Cryo-EM)
• Détailler les techniques de détermination de la structure des biomolécules ?

  Cristallographie aux rayons X :

  • La molécule doit cristalliser- Les régions flexibles ne sont pas bien résolue

  
  

  RMN:

  • La molécule doit être soluble

  
  

  Cryo microscopie électronique :

  • Résolution atomiques autour de 3-4 angström
• Quel est l'objectif de l'amarrage moléculaire "docking" ?


  • Prédire la conformation et l'orientation de ligands dans le site actif d'une protéine ( conformation + orientation = mode de liaison )
  • Prédire l'affinité relative de différents ligands pour la cible
• Quelles sont les difficultés de l'amarrage moléculaire ?


  • Explorer de la façon la plus exhaustive l'espace des poses
  • Estimer efficacement l'affinité des ligands pour la cible
• Qu'est ce les interactions π-π et π-cation ?


  Interactions impliquant des systèmes conjugués π constitués d'orbitales p et d'électrons délocalisés.

  Le potentiel électrostatique des cycles conjugués π peut interagir favorablement avec un cation ou avec un autre cycle aromatique
• A quoi sont dues les interaction de Van Der Waals ?

  • London
  • Au niveau, les forces de dispersion de London sont dues à la déformabilité des nuages électroniques 
  • Mais à courtes distance, les nuages électroniques se repoussent et les atomes subissent une importante force répulsive
• Qu'est ce que les interactions hydrophobes ?


  • Les interactions hydrophobes sont des forces entropiques
  • Le solvant aqueux induit des interactions hydrophobes entres groupes chimiques apolaires
  • Les molécules d’eau désordonnées augmentent l’entropie
  • TΔSW <0
  • Si solutés polaires ΔHW > 0 ΔGW ≈ 0 (pas d’effet hydrophobe)-
  • Si solutés apolaires ΔHW ≈ 0 ΔGW < 0 (attraction hydrophobe)
• Quelles sont les approximations des méthode de recherche des modes de liaisons ?


  • Le ligand et la protéine sont rigides. Pas très réaliste mais exploration rapide
  • Le ligand est flexible et la protéine reste rigide. Mais plus le ligand est flexible, plus la recherche des modes de liaisons est longue. C'est un compromis acceptable entre rapidité et précision.
  • Le ligand et la protéine sont flexibles : Hypothèse la plus réaliste
• Que peut-on dire sur les ligands flexibles ?


  • Les longueurs des liaisons covalentes et les angles de valence ne varient pas beaucoup
  • Les différentes conformations d'une molécule sont principalement dictées par la valeurs de ses angles de torsions ( rotamères)
  • La technique pour générer des modes de liaisons d'un ligand flexible dans un site de liaisons d'un protéine est la technique Monte Carlo
• Que permet la méthode de recherche des modes de liaison par Monte Carlo ?


  Générer des modes de liaisons très différents ( à condition de tomber sur une structure de basse énergie )
• Quelles sont les applications du docking moléculaire ?


  • Pharmacomodulation : optimisation de ligands par rapport à un site actif pour améliorer l'affinité
  • Criblage de chimiothèques pour l'indentification de touches (hits)
  • Conception de novo de nouveaux principes actifs à partir de fragments moléculaire ( de novo fragment-based design)