Régulation de l'activité transcriptionnelle de PPARgamma via l'activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a : potentiel anti-athérosclérotique

Les sécrétines peptidiques de l’hormone de croissance (GHRPs) constituent une classe de peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance (GH). Cette activité est médiée par leur liaison à un récepteur couplé aux protéines G : le récepteur des sécrétines de l’hormone de croissance (GHS-R1a), identifié subséquemment comme le récepteur de la ghréline. La ghréline est un peptide de 28 acides aminés sécrété principalement par les cellules de la muqueuse de l’estomac, qui exerce de nombreux effets périphériques indépendamment de la sécrétion de l’hormone de croissance. Les effets indépendants de la sécrétion de GH incluent, entre autres, des actions sur le contrôle de la prise de nourriture, le métabolisme énergétique, la fonction cardiaque, le système immunitaire et la prolifération cellulaire. L’étude de la distribution périphérique des sites de liaison des GHRPs nous a permis d’identifier un second site, le CD36, un récepteur scavenger exprimé dans plusieurs tissus dont le myocarde, l’endothélium de la microvasculature et les monocytes/macrophages. Le CD36 exprimé à la surface du macrophage joue un rôle clé dans l’initiation du développement de l’athérosclérose par la liaison et l’internalisation des lipoprotéines de faible densité oxydées (LDLox) dans l’espace sous-endothélial de l’artère. L’hexaréline, un analogue GHRP, a été développé comme agent thérapeutique pour stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance par l’hypophyse. Sa propriété de liaison aux récepteurs GHS-R1a et CD36 situés en périphérie et particulièrement sa capacité d’interférer avec la liaison des LDLox par le CD36 nous ont incité à évaluer la capacité de l’hexaréline à moduler le métabolisme lipidique du macrophage. L’objectif principal de ce projet a été de déterminer les effets de l’activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a, par l’hexaréline et la ghréline, le ligand endogène du GHS-R1a, sur la physiologie du macrophage et de déterminer son potentiel anti-athérosclérotique. Les résultats montrent premièrement que l’hexaréline et la ghréline augmentent l’expression des transporteurs ABCA1 et ABCG1, impliqués dans le transport inverse du cholestérol, via un mécanisme contrôlé par le récepteur nucléaire PPARγ. La régulation de l’activité transcriptionnelle de PPARγ par l’activation des récepteurs CD36 et GHS-R1a se fait indépendamment de la présence du domaine de liaison du ligand (LBD) de PPARγ et est conséquente de changements dans l’état de phosphorylation de PPARγ. Une étude plus approfondie de la signalisation résultant de la liaison de la ghréline sur le GHS-R1a révèle que PPARγ est activé par un mécanisme de concertation entre les voies de signalisation Gαq/PI3-K/Akt et Fyn/Dok-1/ERK au niveau du macrophage. Le rôle de PPARγ dans la régulation du métabolisme lipidique par l’hexaréline a été démontré par l’utilisation de macrophages de souris hétérozygotes pour le gène de Ppar gamma, qui présentent une forte diminution de l’activation des gènes de la cascade métabolique PPARγ-LXRα-transporteurs ABC en réponse à l’hexaréline. L’injection quotidienne d’hexaréline à un modèle de souris prédisposées au développement de l’athérosclérose, les souris déficientes en apoE sous une diète riche en cholestérol et en lipides, se traduit également en une diminution significative de la présence de lésions athérosclérotiques correspondant à une augmentation de l’expression des gènes cibles de PPARγ et LXRα dans les macrophages péritonéaux provenant des animaux traités à l’hexaréline. L’ensemble des résultats obtenus dans cette thèse identifie certains nouveaux mécanismes impliqués dans la régulation de PPARγ et du métabolisme du cholestérol dans le macrophage via les récepteurs CD36 et GHS-R1a. Ils pourraient servir de cibles thérapeutiques dans une perspective de traitement des maladies cardiovasculaires.

Mécanismes moléculaires d’activation du récepteur A des peptides natriurétiques

Le récepteur A des peptides natriurétiques (NPRA) fait partie de la famille des guanylates cyclases membranaires. L’activation du NPRA par ses agonistes naturels, ANP et BNP, induit une production de GMPc qui est responsable de leur rôle dans l’homéostasie cardiovasculaire, l’inhibition de l’hypertrophie et de la fibrose cardiaques et la régulation de la lipolyse. Le NPRA est un homodimère non covalent composé d’un domaine extracellulaire de liaison du ligand (ECD), d’un unique domaine transmembranaire (TM), d’un domaine d’homologie aux kinases et d’un domaine guanylate cyclase. Bien que le NPRA ait un rôle physiologique important, les mécanismes moléculaires régissant son processus d’activation restent inconnus. Nous avons donc analysé les premières étapes du processus d’activation du NPRA. Nous avons d'abord étudié le rôle de la dimérisation des ECD dans l’activation du récepteur. Nous avons utilisé les techniques de liaison de radioligand, de FRET et de modélisation moléculaire, pour caractériser la liaison à l’ECD des agonistes naturels, d’un superagoniste et d’un antagoniste. L’ANP se lie à un dimère d’ECD préformé et la dimérisation spontanée est l’étape limitante du processus de liaison. De plus, comme le démontrent nos études de FRET, tous les peptides, incluant l’antagoniste, stabilisent le récepteur sous sa forme dimérique. Cependant, l’antagoniste A71915 stabilise le dimère d’ECD dans une conformation différente de celle induite par l’ANP. La dimérisation du NPRA semble donc nécessaire, mais non suffisante à l’activation du récepteur. L’état d’activation du NPRA dépend plutôt de l’orientation des sous unités dans le dimère. Nous avons ensuite étudié le mécanisme moléculaire de transduction du signal à travers la membrane. Plusieurs études ont suggéré que l’activation du NPRA implique un changement de conformation du domaine juxtamembranaire (JM). Cependant, les études de cristallographie de l’ECD soluble de NPRA n’ont pas permis de documenter la structure du JM et le changement de conformation impliqué dans la transduction du signal reste inconnu. Pour analyser ce changement de conformation, nous avons d’abord séquentiellement substitué les neuf acides aminés du JM par une cystéine. En étudiant la capacité des mutants à former des dimères covalents de façon constitutive ou induite par l’ANP, nous avons pu évaluer la proximité relative des résidus du JM, avant et après activation du NPRA. Ces résultats ont démontré la proximité élevée de certains résidus spécifiques et sont en contradiction avec les données cristallographiques. Nous avons également démontré que le domaine intracellulaire impose une contrainte conformationnelle au JM à l’état de base, qui est levée après liaison de l’ANP. En introduisant de 1 à 5 alanines dans l’hélice-α transmembranaire, nous avons montré qu’une rotation des TM de 40° induit une activation constitutive du NPRA. Le signal d’activation pourrait donc être transmis à travers la membrane par un mécanisme de rotation des TM. En utilisant nos données expérimentales, nous avons généré le premier modèle moléculaire illustrant la conformation active du NPRA, où les domaines JM et TM sont représentés. Dans son ensemble, cette étude apporte une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régissant les premières étapes du processus complexe d’activation du NPRA.

Régulation dynamique de l’activité du récepteur des estrogènes beta (ERβ) par la phosphorylation,l’ubiquitination et la sumoylation

Les estrogènes jouent un rôle primordial dans le développement et le fonctionnement des tissus reproducteurs par leurs interactions avec les récepteurs des estrogènes ERα et ERβ. Ces récepteurs nucléaires agissent comme facteurs de transcription et contrôlent l’expression des gènes de façon hormono-dépendante et indépendante grâce à leurs deux domaines d’activation (AF-1 et AF-2). Une dérégulation de leur activité transcriptionnelle est souvent à l’origine de pathologies telles que le cancer du sein, de l’endomètre et des ovaires. Alors que ERα est utilisé comme facteur pronostic pour l’utilisation d’agents thérapeutiques, l’importance de la valeur clinique de ERβ est encore controversée. Toutefois, des évidences récentes lui associent un pouvoir anti-tumorigénique en démontrant que sa présence favorise l’inhibition de la progression de ces cancers ainsi que l’efficacité des traitements. En combinaisons avec d’autres études, ces observations démontrent que bien que les deux isoformes partagent une certaine similitude d’action, les ERs sont en mesure d’exercer des fonctions distinctes. Ces différences sont fortement attribuables au faible degré d’homologie observé entre certains domaines structuraux des ERs, comme le domaine AF-1, ce qui fait en sorte que les différents sites de modifications post-traductionnelles (MPTs) présents sur les ERs sont très peu conservés entre les isoformes. Or, l’activité transcriptionnelle ligand-dépendante et indépendante des ERs est hautement régulée par les MPTs. Elles sont impliquées à tous les niveaux de l’activation des ERs incluant la liaison et la sensibilité au ligand, la localisation cellulaire, la dimérisation, l’interaction avec l’ADN, le recrutement de corégulateurs transcriptionnels, la stabilité et l’arrêt de la transcription. Ainsi, de par leur dissimilitude, les ERs seront différemment régulés par la signalisation cellulaire. Comme un débalancement de plusieurs voies de signalisation ont été associées à la progression de tumeurs ER-positives ainsi qu’au développement d’une résistance, une meilleure compréhension de l’impact des MPTs sur la régulation spécifique des ERs s’avère essentielle en vue de proposer et/ou développer des traitements adéquats pour les cancers gynécologiques. Les résultats présentés dans cette thèse ont pour objectif de mieux comprendre les rôles des MPTs sur l’activité transcriptionnelle de ERβ qui sont, contrairement à ERα, très peu connus. Nous démontrons une régulation dynamique de ERβ par la phosphorylation, l’ubiquitination et la sumoylation. De plus, toutes les MPTs nouvellement découvertes par mes recherches se situent dans l’AF-1 de ERβ et permettent de mieux comprendre le rôle capital joué par ce domaine dans la régulation de l’activité ligand-dépendante et indépendante du récepteur. Dans la première étude, nous observons qu’en réponse aux MAPK, l’AF-1 de ERβ est phosphorylé au niveau de sérines spécifiques et qu’elles jouent un rôle important dans la régulation de l’activité ligand-indépendante de ERβ par la voie ubiquitine-protéasome. En effet, la phosphorylation de ces sérines régule le cycle d’activation-dégradation de ERβ en modulant son ubiquitination, sa mobilité nucléaire et sa stabilité en favorisant le recrutement de l’ubiquitine ligase E6-AP. De plus, ce mécanisme d’action semble être derrière la régulation différentielle de l’activité de ERα et ERβ observée lors de l’inhibition du protéasome. Dans le second papier, nous démontrons que l’activité et la stabilité de ERβ en présence d’estrogène sont étroitement régulées par la sumoylation phosphorylation-dépendante de l’AF-1, processus hautement favorisé par l’action de la kinase GSK-3. La sumoylation de ERβ par SUMO-1 prévient la dégradation du récepteur en entrant en compétition avec l’ubiquitination au niveau du même site accepteur. De plus, contrairement à ERα, SUMO-1 réprime l’activité de ERβ en altérant son interaction avec l’ADN et l’expression de ses gènes cibles dans les cellules de cancers du sein. Également, ces recherches ont permis d’identifier un motif de sumoylation dépendant de la phosphorylation (pSuM) jusqu’à lors inconnu de la communauté scientifique, offrant ainsi un outil supplémentaire à la prédiction de nouveau substrat de la sumoylation. En plus de permettre une meilleure compréhension du rôle des signaux intracellulaires dans la régulation de l’activité transcriptionnelle de ERβ, nos résultats soulignent l’importance des MPTs dans l’induction des différences fonctionnelles observées entre ERα et ERβ et apportent des pistes supplémentaires à la compréhension de leurs rôles physiopathologiques respectifs.

The binding site distance test score: a robust method for the assessment of predicted protein binding sites

We propose a novel method for scoring the accuracy of protein binding site predictions – the Binding-site Distance Test (BDT) score. Recently, the Matthews Correlation Coefficient (MCC) has been used to evaluate binding site predictions, both by developers of new methods and by the assessors for the community wide prediction experiment – CASP8. Whilst being a rigorous scoring method, the MCC does not take into account the actual 3D location of the predicted residues from the observed binding site. Thus, an incorrectly predicted site that is nevertheless close to the observed binding site will obtain an identical score to the same number of nonbinding residues predicted at random. The MCC is somewhat affected by the subjectivity of determining observed binding residues and the ambiguity of choosing distance cutoffs. By contrast the BDT method produces continuous scores ranging between 0 and 1, relating to the distance between the predicted and observed residues. Residues predicted close to the binding site will score higher than those more distant, providing a better reflection of the true accuracy of predictions. The CASP8 function predictions were evaluated using both the MCC and BDT methods and the scores were compared. The BDT was found to strongly correlate with the MCC scores whilst also being less susceptible to the subjectivity of defining binding residues. We therefore suggest that this new simple score is a potentially more robust method for future evaluations of protein-ligand binding site predictions.

Fas ligand-induced apoptosis is regulated by nitric oxide through the inhibition of fas receptor clustering and the nitrosylation of protein kinase Cepsilon

Apoptosis induced by the death-inducing ligand FasL (CD95L) is a major mechanism of cell death. Trophoblast cells express the Fas receptor yet survive in an environment that is rich in the ligand. We report that basal nitric oxide (NO) production is responsible for the resistance of trophoblasts to FasL-induced apoptosis. In this study we demonstrate that basal NO production resulted in the inhibition of receptor clustering following ligand binding. In addition NO also protected cells through the selective nitrosylation, and inhibition, of protein kinase Cepsilon (PKCepsilon) but not PKCalpha. In the absence of NO production PKCepsilon interacted with, and phosphorylated, the anti-apoptotic protein cFLIP. The interaction is predominantly with the short form of cFLIP and its phosphorylation reduces its recruitment to the death-inducing signaling complex (DISC) that is formed following binding of a death-inducing ligand to its receptor. Inhibition of cFLIP recruitment to the DISC leads to increased activation of caspase 8 and subsequently to apoptosis. Inhibition of PKCepsilon using siRNA significantly reversed the sensitivity to apoptosis induced by inhibition of NO synthesis suggesting that NO-mediated inhibition of PKCepsilon plays an important role in the regulation of Fas-induced apoptosis.

Agonist binding, agonist affinity and agonist efficacy at G protein-coupled receptors

Measurements of affinity and efficacy are fundamental for work on agonists both in drug discovery and in basic studies on receptors. In this review I wish to consider methods for measuring affinity and efficacy at G protein coupled receptors (GPCRs). Agonist affinity may be estimated in terms of the dissociation constant for agonist binding to a receptor using ligand binding or functional assays. It has, however, been suggested that measurements of affinity are always contaminated by efficacy so that it is impossible to separate the two parameters. Here I show that for many GPCRs, if receptor/G protein coupling is suppressed, experimental measurements of agonist affinity using ligand binding (K-obs) provide quite accurate measures of the agonist microscopic dissociation constant (K-A). Also in pharmacological functional studies, good estimates of agonist dissociation constants are possible. Efficacy can be quantitated in several ways based on functional data ( maximal effect of the agonist (E-max), ratio of agonist dissociation constant to concentration of agonist giving half maximal effect in functional assay ( K-obs/ EC50), a combined parameter EmaxKobs/EC50). Here I show that EmaxKobs/EC50 provides the best assessment of efficacy for a range of agonists across the full range of efficacy for full to partial agonists. Considerable evidence now suggests that ligand efficacy may be dependent on the pathway used to assess it. The efficacy of a ligand may, therefore, be multidimensional. It is still, however, necessary to have accurate measures of efficacy in different pathways.

Elevated levels of corticotrophin-releasing factor binding protein in the blood of patients suffering from arthritis and septicaemia and the presence of novel ligands in synovial fluid.

In view of the reported inflammatory effects of corticotrophin-releasing factor (CRF) and the associated regulatory elements in the gene of its binding protein (BP), we postulate that both BP as well as novel BP-ligands other than CRF may be involved in inflammatory disease. We have investigated BP in the blood of patients with arthritis and septicaemia and have attempted to identify CRF and other BP-ligands in synovial fluid. The BP was found to be significantly elevated in the blood of patients with rheumatoid arthritis and septicaemia. There was less BP-ligand and CRF in synovial fluid from patients with rheumatoid arthritis that from those with osteo- or psoriatic arthritis. There was at least 10-fold more BP-ligand than CRF in the fluid of all three groups of patients. A small amount of immunoreactive human (h)CRF, eluting in the expected position of CRF-41, was detected after high-pressure liquid chromatography of arthritic synovial fluid; however, the bulk of material with BP-ligand binding activity eluted earlier, suggesting that synovial fluid contained novel peptides that interacted with the BP. These results would suggest that the BP and its ligands could play an endocrine immunomodulatory role in inflammatory disease.

The FunFOLD2 server for the prediction of protein-ligand interactions

The FunFOLD2 server is a new independent server that integrates our novel protein–ligand binding site and quality assessment protocols for the prediction of protein function (FN) from sequence via structure. Our guiding principles were, first, to provide a simple unified resource to make our function prediction software easily accessible to all via a simple web interface and, second, to produce integrated output for predictions that can be easily interpreted. The server provides a clean web interface so that results can be viewed on a single page and interpreted by non-experts at a glance. The output for the prediction is an image of the top predicted tertiary structure annotated to indicate putative ligand-binding site residues. The results page also includes a list of the most likely binding site residues and the types of predicted ligands and their frequencies in similar structures. The protein–ligand interactions can also be interactively visualized in 3D using the Jmol plug-in. The raw machine readable data are provided for developers, which comply with the Critical Assessment of Techniques for Protein Structure Prediction data standards for FN predictions. The FunFOLD2 webserver is freely available to all at the following web site: http://www.reading.ac.uk/bioinf/FunFOLD/FunFOLD_form_2_0.html.

Melatonin Protects CD4(+) T Cells from Activation-Induced Cell Death by Blocking NFAT-Mediated CD95 Ligand Upregulation

Over the past 20 y, the hormone melatonin was found to be produced in extrapineal sites, including cells of the immune system. Despite the increasing data regarding the biological effects of melatonin on the regulation of the immune system, the effect of this molecule on T cell survival remains largely unknown. Activation-induced cell death plays a critical role in the maintenance of the homeostasis of the immune system by eliminating self-reactive or chronically stimulated T cells. Because activated T cells not only synthesize melatonin but also respond to it, we investigated whether melatonin could modulate activation-induced cell death. We found that melatonin protects human and murine CD4(+) T cells from apoptosis by inhibiting CD95 ligand mRNA and protein upregulation in response to TCR/CD3 stimulation. This inhibition is a result of the interference with calmodulin/calcineurin activation of NFAT that prevents the translocation of NFAT to the nucleus. Accordingly, melatonin has no effect on T cells transfected with a constitutively active form of NFAT capable of migrating to the nucleus and transactivating target genes in the absence of calcineurin activity. Our results revealed a novel biochemical pathway that regulates the expression of CD95 ligand and potentially other downstream targets of NFAT activation. The Journal of Immunology, 2010, 184: 3487-3494.

Crystallographic structure and substrate-binding interactions of the molybdate-binding protein of the phytopathogen Xanthomonas axonopodis pv. citri

In Xanthomonas axonopodis pv. citri (Xac or X citri), the modA gene codes for a periplasmic protein (ModA) that is capable of binding molybdate and tungstate as part of the ABC-type transporter required for the uptake of micronutrients. In this study, we report the crystallographic structure of the Xac ModA protein with bound molybdate. The Xac ModA structure is similar to orthologs with known three-dimensional structures and consists of two nearly symmetrical domains separated by a hinge region where the oxyanion-binding site lies. Phylogenetic analysis of different ModA orthologs based on sequence alignments revealed three groups of molybdate-binding proteins: bacterial phytopathogens, enterobacteria and soil bacteria. Even though the ModA orthologs are segregated into different groups, the ligand-binding hydrogen bonds are mostly conserved, except for Archaeglobus fulgidus ModA. A detailed discussion of hydrophobic interactions in the active site is presented and two new residues, Ala(38) and Ser(151), are shown to be part of the ligand-binding pocket. (c) 2007 Elsevier B.V All rights reserved.

Recognition by the Thyroid Hormone Receptor of Canonical DNA Response Elements

To shed more light on the molecular requirements for recognition of thyroid response elements (TRES) by thyroid receptors (TRs), we compared the specific aspects of DNA TRE recognition by different TR constructs. Using fluorescence anisotropy, we performed a detailed and hierarchical study of TR-TRE binding. This wits done by comparing the binding affinities of three different TR constructs for four different TRE DNA elements, including palindromic sequences and direct repeats (F2, PAL, DR-1, and DR-4) as well as their interactions with nonspecific DNA sequences. The effect of MgCl(2) on suppressing of nonselective DNA binding to TR was also investigated. Furthermore, we determined the dissociation constants of the hTR beta DBD (DNA binding domain) and hTR beta DBD-LBD (DNA binding and ligand binding domains) for specific TRES. We found that a minimum DNA recognition peptide derived from DBD (H1TR) is sufficient for recognition and interaction with TREs, whereas scrambled DNA sequences were unrecognized. Additionally, we determined that the TR DBD binds to F2, PAL, and DR-4 with high affinity and similar K(d) values. The TR DBD-LBD recognizes all the tested TRES but binds preferentially to F2, with even higher affinity. Finally, our results demonstrate the important role played by LBDs in modulating TR-DNA binding.

Gaining ligand selectivity in thyroid hormone receptors via entropy

Nuclear receptors are important targets for pharmaceuticals, but similarities between family members cause difficulties in obtaining highly selective compounds. Synthetic ligands that are selective for thyroid hormone (TH) receptor beta (TR beta) vs. TR alpha reduce cholesterol and fat without effects on heart rate; thus, it is important to understand TR beta-selective binding. Binding of 3 selective ligands (GC-1, KB141, and GC-24) is characterized at the atomic level; preferential binding depends on a nonconserved residue (Asn-331 beta) in the TR beta ligand-binding cavity (LBC), and GC-24 gains extra selectivity from insertion of a bulky side group into an extension of the LBC that only opens up with this ligand. Here we report that the natural TH 3,5,3`-triodothyroacetic acid (Triac) exhibits a previously unrecognized mechanism of TR beta selectivity. TR x-ray structures reveal better fit of ligand with the TR alpha LBC. The TR beta LBC, however, expands relative to TR alpha in the presence of Triac (549 angstrom(3) vs. 461 angstrom(3)), and molecular dynamics simulations reveal that water occupies the extra space. Increased solvation compensates for weaker interactions of ligand with TR beta and permits greater flexibility of the Triac carboxylate group in TR beta than in TR alpha. We propose that this effect results in lower entropic restraint and decreases free energy of interactions between Triac and TR beta, explaining subtype-selective binding. Similar effects could potentially be exploited in nuclear receptor drug design.

Splice variants of the human ZC3H14 gene generate multiple isoforms of a zinc finger polyadenosine RNA binding protein

The human ZC3H14 gene encodes an evolutionarily conserved Cys(3)His zinc finger protein that binds specifically to polyadenosine RNA and is thus postulated to modulate post-transcriptional gene expression. Expressed sequence tag (EST) data predicts multiple splice variants of both human and mouse ZC3H14. Analysis of ZC3H14 expression in both human cell lines and mouse tissues confirms the presence of multiple alternatively spliced transcripts. Although all of these transcripts encode protein isoforms that contain the conserved C-terminal zinc finger domain, suggesting that they could all bind to polyadenosine RNA, they differ in other functionally important domains. Most of the alternative transcripts encode closely related proteins (termed isoforms 1, 2. 3, and 3short) that differ primarily in the inclusion of three small exons, 9, 10, and 11, resulting in predicted protein isoforms ranging from 82 to 64 kDa. Each of these closely related isoforms contains predicted classical nuclear localization signals (cNLS) within exons 7 and 11. Consistent with the presence of these putative nuclear targeting signals, these ZC3H14 isoforms are all localized to the nucleus. In contrast, an additional transcript encodes a smaller protein (34 kDa) with an alternative first exon (isoform, 4). Consistent with the absence of the predicted cNLS motifs located in exons 7 and 11, ZC3H14 isoform 4 is localized to the cytoplasm. Both EST data and experimental data suggest that this variant is enriched in testes and brain. Using an antibody that detects endogenous ZC3H14 isoforms 1-3 reveals localization of these isoforms to nuclear speckles. These speckles co-localize with the splicing factor, SC35, suggesting a role for nuclear ZC3H14 in mRNA processing. Taken together, these results demonstrate that multiple transcripts encoding several ZC3H14 isoforms exist in vivo. Both nuclear and cytoplasmic ZC3H14 isoforms could have distinct effects on gene expression mediated by the common Cys(3)His zinc finger polyadenosine RNA binding domain. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

The Leishmania amazonensis TRF ( TTAGGG repeat-binding factor) homologue binds and co-localizes with telomeres

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Crystallographic studies on the binding of isonicotinyl-NAD adduct to wild-type and isoniazid resistant 2-trans-enoyl-ACP (CoA) reductase from Mycobacterium tuberculosis

The resumption of tuberculosis led to an increased need to understand the molecular mechanisms of drug action and drug resistance, which should provide significant insight into the development of newer compounds. Isoniazid (INH), the most prescribed drug to treat TB, inhibits an NADH-dependent enoyl-acyl carrier protein reductase (InhA) that provides precursors of mycolic acids, which are components of the mycobacterial cell wall. InhA is the major target of the mode of action of isoniazid. INH is a pro-drug that needs activation to form the inhibitory INH-NAD adduct. Missense mutations in the inhA structural gene have been identified in clinical isolates of Mycobacterium tuberculosis resistant to INH. To understand the mechanism of resistance to INH, we have solved the structure of two InhA mutants (121V and S94A), identified in INH-resistant clinical isolates, and compare them to INH-sensitive WT InhA structure in complex with the INH-NAD adduct. We also solved the structure of unliganded INH-resistant S94A protein, which is the first report on apo form of InhA. The salient features of these structures are discussed and should provide structural information to improve our understanding of the mechanism of action of, and resistance to, INH in M. tuberculosis. The unliganded structure of InhA allows identification of conformational changes upon ligand binding and should help structure-based drug design of more potent antimycobacterial agents. (c) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.