The ghrelin receptor isoforms (GHS-R1a and GHS-R1b) and GPR39 : an investigation into receptor dimerisation

Prostate cancer is the second most common cause of cancer-related deaths in Western males. Current diagnostic, prognostic and treatment approaches are not ideal and advanced metastatic prostate cancer is incurable. There is an urgent need for improved adjunctive therapies and markers for this disease. GPCRs are likely to play a significant role in the initiation and progression of prostate cancer. Over the last decade, it has emerged that G protein coupled receptors (GPCRs) are likely to function as homodimers and heterodimers. Heterodimerisation between GPCRs can result in the formation of novel pharmacological receptors with altered functional outcomes, and a number of GPCR heterodimers have been implicated in the pathogenesis of human disease. Importantly, novel GPCR heterodimers represent potential new targets for the development of more specific therapeutic drugs. Ghrelin is a 28 amino acid peptide hormone which has a unique n-octanoic acid post-translational modification. Ghrelin has a number of important physiological roles, including roles in appetite regulation and the stimulation of growth hormone release. The ghrelin receptor is the growth hormone secretagogue receptor type 1a, GHS-R1a, a seven transmembrane domain GPCR, and GHS-R1b is a C-terminally truncated isoform of the ghrelin receptor, consisting of five transmembrane domains. Growing evidence suggests that ghrelin and the ghrelin receptor isoforms, GHS-R1a and GHS-R1b, may have a role in the progression of a number of cancers, including prostate cancer. Previous studies by our research group have shown that the truncated ghrelin receptor isoform, GHS-R1b, is not expressed in normal prostate, however, it is expressed in prostate cancer. The altered expression of this truncated isoform may reflect a difference between a normal and cancerous state. A number of mutant GPCRs have been shown to regulate the function of their corresponding wild-type receptors. Therefore, we investigated the potential role of interactions between GHS-R1a and GHS-R1b, which are co-expressed in prostate cancer and aimed to investigate the function of this potentially new pharmacological receptor. In 2005, obestatin, a 23 amino acid C-terminally amidated peptide derived from preproghrelin was identified and was described as opposing the stimulating effects of ghrelin on appetite and food intake. GPR39, an orphan GPCR which is closely related to the ghrelin receptor, was identified as the endogenous receptor for obestatin. Recently, however, the ability of obestatin to oppose the effects of ghrelin on appetite and food intake has been questioned, and furthermore, it appears that GPR39 may in fact not be the obestatin receptor. The role of GPR39 in the prostate is of interest, however, as it is a zinc receptor. Zinc has a unique role in the biology of the prostate, where it is normally accumulated at high levels, and zinc accumulation is altered in the development of prostate malignancy. Ghrelin and zinc have important roles in prostate cancer and dimerisation of their receptors may have novel roles in malignant prostate cells. The aim of the current study, therefore, was to demonstrate the formation of GHS-R1a/GHS-R1b and GHS-R1a/GPR39 heterodimers and to investigate potential functions of these heterodimers in prostate cancer cell lines. To demonstrate dimerisation we first employed a classical co-immunoprecipitation technique. Using cells co-overexpressing FLAG- and Myc- tagged GHS-R1a, GHS-R1b and GPR39, we were able to co-immunoprecipitate these receptors. Significantly, however, the receptors formed high molecular weight aggregates. A number of questions have been raised over the propensity of GPCRs to aggregate during co-immunoprecipitation as a result of their hydrophobic nature and this may be misinterpreted as receptor dimerisation. As we observed significant receptor aggregation in this study, we used additional methods to confirm the specificity of these putative GPCR interactions. We used two different resonance energy transfer (RET) methods; bioluminescence resonance energy transfer (BRET) and fluorescence resonance energy transfer (FRET), to investigate interactions between the ghrelin receptor isoforms and GPR39. RET is the transfer of energy from a donor fluorophore to an acceptor fluorophore when they are in close proximity, and RET methods are, therefore, applicable to the observation of specific protein-protein interactions. Extensive studies using the second generation bioluminescence resonance energy transfer (BRET2) technology were performed, however, a number of technical limitations were observed. The substrate used during BRET2 studies, coelenterazine 400a, has a low quantum yield and rapid signal decay. This study highlighted the requirement for the expression of donor and acceptor tagged receptors at high levels so that a BRET ratio can be determined. After performing a number of BRET2 experimental controls, our BRET2 data did not fit the predicted results for a specific interaction between these receptors. The interactions that we observed may in fact represent ‘bystander BRET’ resulting from high levels of expression, forcing the donor and acceptor into close proximity. Our FRET studies employed two different FRET techniques, acceptor photobleaching FRET and sensitised emission FRET measured by flow cytometry. We were unable to observe any significant FRET, or FRET values that were likely to result from specific receptor dimerisation between GHS-R1a, GHS-R1b and GPR39. While we were unable to conclusively demonstrate direct dimerisation between GHS-R1a, GHS-R1b and GPR39 using several methods, our findings do not exclude the possibility that these receptors interact. We aimed to investigate if co-expression of combinations of these receptors had functional effects in prostate cancers cells. It has previously been demonstrated that ghrelin stimulates cell proliferation in prostate cancer cell lines, through ERK1/2 activation, and GPR39 can stimulate ERK1/2 signalling in response to zinc treatments. Additionally, both GHS-R1a and GPR39 display a high level of constitutive signalling and these constitutively active receptors can attenuate apoptosis when overexpressed individually in some cell types. We, therefore, investigated ERK1/2 and AKT signalling and cell survival in prostate cancer the potential modulation of these functions by dimerisation between GHS-R1a, GHS-R1b and GPR39. Expression of these receptors in the PC-3 prostate cancer cell line, either alone or in combination, did not alter constitutive ERK1/2 or AKT signalling, basal apoptosis or tunicamycin-stimulated apoptosis, compared to controls. In summary, the potential interactions between the ghrelin receptor isoforms, GHS-R1a and GHS-R1b, and the related zinc receptor, GPR39, and the potential for functional outcomes in prostate cancer were investigated using a number of independent methods. We did not definitively demonstrate the formation of these dimers using a number of state of the art methods to directly demonstrate receptor-receptor interactions. We investigated a number of potential functions of GPR39 and GHS-R1a in the prostate and did not observe altered function in response to co-expression of these receptors. The technical questions raised by this study highlight the requirement for the application of extensive controls when using current methods for the demonstration of GPCR dimerisation. Similar findings in this field reflect the current controversy surrounding the investigation of GPCR dimerisation. Although GHS-R1a/GHS-R1b or GHS-R1a/GPR39 heterodimerisation was not clearly demonstrated, this study provides a basis for future investigations of these receptors in prostate cancer. Additionally, the results presented in this study and growing evidence in the literature highlight the requirement for an extensive understanding of the experimental method and the performance of a range of controls to avoid the spurious interpretation of data gained from artificial expression systems. The future development of more robust techniques for investigating GPCR dimerisation is clearly required and will enable us to elucidate whether GHS-R1a, GHS-R1b and GPR39 form physiologically relevant dimers.

Ghrelin receptor (GHS-R1A) antagonism suppresses both operant alcohol self-administration and high alcohol consumption in rats

The mechanisms involved in alcohol use disorders are complex. It has been shown that ghrelin is an important signal for the control of body weight homeostasis, preferably by interacting with hypothalamic circuits, as well as for drug reward by activating the mesolimbic dopamine system. The ghrelin receptor (GHS-R1A) has been shown to be required for alcohol-induced reward. Additionally, ghrelin increases and GHR-R1A antagonists reduce moderate alcohol consumption in mice, and a single nucleotide polymorphism in the GHS-R1A gene has been associated with high alcohol consumption in humans. However, the role of central ghrelin signaling in high alcohol consumption is not known. Therefore, the role of GHS-R1A in operant self-administration of alcohol in rats as well as for high alcohol consumption in Long-Evans rats and in alcohol preferring [Alko alcohol (AA)] rats was studied here. In the present study, the GHS-R1A antagonist, JMV2959, was found to reduce the operant self-administration of alcohol in rats and to decrease high alcohol intake in Long-Evans rats as well as in AA rats. These results suggest that the ghrelin receptor signaling system, specifically GHS-R1A, is required for operant self-administration of alcohol and for high alcohol intake in rats. Therefore, the GHS-R1A may be a therapeutic target for treatment of addictive behaviors, such as alcohol dependence.

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.

The ghrelin signalling system is involved in the consumption of sweets

The gastric-derived orexigenic peptide ghrelin affects brain circuits involved in energy balance as well as in reward. Indeed, ghrelin activates an important reward circuit involved in natural- as well as drug-induced reward, the cholinergic-dopaminergic reward link. It has been hypothesized that there is a common reward mechanism for alcohol and sweet substances in both animals and humans. Alcohol dependent individuals have higher craving for sweets than do healthy controls and the hedonic response to sweet taste may, at least in part, depend on genetic factors. Rat selectively bred for high sucrose intake have higher alcohol consumption than non-sucrose preferring rats and vice versa. In the present study a group of alcohol-consuming individuals selected from a population cohort was investigated for genetic variants of the ghrelin signalling system in relation to both their alcohol and sucrose consumption. Moreover, the effects of GHS-R1A antagonism on voluntary sucrose- intake and operant self-administration, as well as saccharin intake were investigated in preclinical studies using rodents. The effects of peripheral grelin administration on sucrose intake were also examined. Here we found associations with the ghrelin gene haplotypes and increased sucrose consumption, and a trend for the same association was seen in the high alcohol consumers. The preclinical data show that a GHS-R1A antagonist reduces the intake and self-administration of sucrose in rats as well as saccharin intake in mice. Further, ghrelin increases the intake of sucrose in rats. Collectively, our data provide a clear indication that the GHS-R1A antagonists reduces and ghrelin increases the intake of rewarding substances and hence, the central ghrelin signalling system provides a novel target for the development of drug strategies to treat addictive behaviours. © 2011 Landgren et al.

The roles of the preproghrelin-derived peptides - ghrelin, desacyl ghrelin and obestatin - in prostate cancer

Prostate cancer is the second most common cause of cancer related deaths in Western men. Despite the significant improvements in current treatment techniques, there is no cure for advanced metastatic, castrate-resistant disease. Early detection and prevention of progression to a castrate-resistant state may provide new strategies to improve survival. A number of growth factors have been shown to act in an autocrine/paracrine manner to modulate prostate cancer tumour growth. Our laboratory has previously shown that ghrelin and its receptors (the functional GHS-R1a and the non-functional GHS-R1b) are expressed in prostate cancer specimens and cell lines. We have shown that ghrelin increases cell proliferation in the PC3 and LNCaP prostate cancer cell lines through activation of ERK1/2, suggesting that ghrelin could regulate prostate cancer cell growth and play a role in the progression of the disease. Ghrelin is a 28 amino-acid peptide hormone, identified to be the natural ligand of the growth hormone secretagogue receptor (GHS-R1a). It is well characterised as a growth hormone releasing and as an orexigenic peptide that stimulates appetite and feeding and regulates energy expenditure and bodyweight. In addition to its orexigenic properties, ghrelin has been shown to play a regulatory role in a number of systems, including the reproductive, immune and cardiovascular systems and may play a role in a number of pathological conditions such as chronic heart failure, anorexia, cachexia, obesity, diabetes and cancer. In cancer, ghrelin and its receptor are expressed in a range of tumours and cancer cell lines and ghrelin has been demonstrated to modulate cell proliferation, apoptosis, migration and invasion in some cell types. The ghrelin gene (GHRL) encodes preproghrelin peptide, which is processed to produce three currently known functional peptides - ghrelin, desacyl ghrelin and obestatin. Prohormone convertases (PCs) have been shown to cleave the preproghrelin peptide into two primary products - the 28 amino acid peptide, ghrelin, and the remaining 117 amino acid C-terminal peptide, C-ghrelin. C-ghrelin can then be further processed to produce the 23 amino acid peptide, obestatin. Ghrelin circulates in two different forms - an octanoylated form (known as ghrelin) and a non-octanoylated form, desacyl ghrelin. The unique post-translational addition of octanoic acid to the serine 3 residue of the propeptide chain to form acylated ghrelin is catalysed by ghrelin O-acyltransferase (GOAT). This modification is necessary for binding of ghrelin to its only known functional receptor, the GHS-R1a. As desacyl ghrelin cannot bind and activate the GHS-R1a, it was initially thought to be an inactive peptide, despite the fact that it circulates at much higher levels than ghrelin. Further research has demonstrated that desacyl ghrelin is biologically active and shares some of the actions of ghrelin, as well as having some opposing and distinct roles. Interestingly, both ghrelin and desacyl ghrelin have been shown to modulate apoptosis, cell differentiation and proliferation in some cell types, and to stimulate cell proliferation through activation of ERK1/2 and PI3K/Akt pathways. The third known peptide product of the ghrelin preprohormone, obestatin, was initially thought to oppose the actions of ghrelin in appetite regulation and food intake and to mediate its effects through the G protein-coupled receptor 39 (GPR39). Subsequent research failed to reproduce the initial findings, however, and the possible anorexigenic effects of obestatin, as well as the identity of its receptor, remain unclear. Obestatin plays some important physiological roles, including roles in improving memory, the inhibition of thirst and anxiety, increased secretion of pancreatic juice, and regulation of cell proliferation, survival, apoptosis and differentiation. Preliminary studies have also shown that obestatin stimulates cell proliferation in some cell types through activation of ERK1/2, Akt and PKC pathways. Overall, however, at the commencement of this PhD project, relatively little was known regarding the functions and mechanisms of action of the preproghrelin-derived functional peptides in modulating prostate cancer cell proliferation. The roles of obestatin, and desacyl ghrelin as potential growth factors had not previously been investigated, and the potential expression and regulation of the preproghrelin processing enzymes, GOAT and prohormone convertases was unknown in prostate cancer cell lines. Therefore, the overall objectives of this study were to: 1. investigate the effects of obestatin on cell proliferation and signaling in prostate cancer cell lines 2. compare the effects of desacyl ghrelin and ghrelin on cell proliferation and signaling in prostate cancer cell lines 3. investigate whether prostate cancer cell lines possess the necessary enzymatic machinery to produce ghrelin and desacyl ghrelin and if these peptides can regulate GOAT expression Our laboratory has previously shown that ghrelin stimulates cell proliferation in the PC3 and LNCaP prostate cancer cell line through activation of the ERK1/2 pathway. In this study it has been demonstrated that treatments with either ghrelin, desacyl ghrelin or obestatin over 72 hours significantly increased cell proliferation in the PC3 prostate cancer cell line but had no significant effect in the RWPE-1 transformed normal prostate cell line. Ghrelin (1000nM) stimulated cell proliferation in the PC3 prostate cancer cell line by 31.66 6.68% (p<0.01) with the WST-1 method, and 13.55 5.68% (p<0.05) with the CyQUANT assay. Desacyl ghrelin (1000nM) increased cell proliferation in PC3 cells by 21.73 2.62% (p<0.01) (WST-1), and 15.46 7.05% (p<0.05) (CyQUANT) above untreated control. Obestatin (1000nM) induced a 28.37 7.47% (p<0.01) (WST-1) and 12.14 7.47% (p<0.05) (CyQUANT) significant increase in cell proliferation in the PC3 prostate cancer cell line. Ghrelin and desacyl ghrelin treatments stimulated Akt and ERK phosphorylation across a range of concentrations (p<0.01). Obestatin treatment significantly stimulated Akt, ERK and PKC phosphorylation (p<0.05). Through the use of specific inhibitors, the MAPK inhibitor U0126 and the Akt1/2 kinase inhibitor, it was demonstrated that ghrelin- and obestatin-induced cell proliferation in the PC3 prostate cancer cell line is mediated through activation of ERK1/2 and Akt pathways. Although desacyl ghrelin significantly stimulated Akt and ERK phosphorylation, U0126 failed to prevent desacyl ghrelin-induced cell proliferation suggesting ghrelin and desacyl ghrelin might act through different mechanisms to increase cell proliferation. Ghrelin and desacyl ghrelin have shown a proliferative effect in osteoblasts, pancreatic -cells and cardiomyocytes through activation of ERK1/2 and PI3K/Akt pathways. Here it has been shown that ghrelin and its non-acylated form exert the same function and stimulate cell proliferation in the PC3 prostate cancer cell line through activation of the Akt pathway. Ghrelin-induced proliferation was also mediated through activation of the ERK1/2 pathway, however, desacyl ghrelin seems to stimulate cell proliferation in an ERK1/2-independent manner. As desacyl ghrelin does not bind and activate GHSR1a, the only known functional ghrelin receptor, the finding that both ghrelin and desacyl ghrelin stimulate cell proliferation in the PC3 cell line suggests that these peptides could be acting through the yet unidentified alternative ghrelin receptor in this cell type. Obestatin treatment also stimulated PKC phosphorylation, however, a direct role for this pathway in stimulating cell proliferation could not be proven using available PKC pathway inhibitors, as they caused significant cell death over the extended timeframe of the cell proliferation assays. Obestatin has been shown to stimulate cell proliferation through activation of PKC isoforms in human retinal epithelial cells and in the human gastric cancer cell line KATO-III. We have demonstrated that all of the prostate-derived cell lines examined (PC3, LNCaP, DU145, 22Rv1, RWPE-1 and RWPE-2) expressed GOAT and at least one of the prohormone convertases, which are known to cleave the proghrelin peptide, PC1/3, PC2 and furin, at the mRNA level. These cells, therefore, are likely to possess the necessary machinery to cleave the preproghrelin protein and to produce the mature ghrelin and desacyl ghrelin peptides. In addition to prohormone convertases, the presence of octanoic acid is essential for acylated ghrelin production. In this study octanoic acid supplementation significantly increased cell proliferation in the PC3 prostate cancer cell line by over 20% compared to untreated controls (p<0.01), but surprisingly, not in the DU145, LNCaP or 22Rv1 prostate cancer cell lines or in the RWPE-1 and RWPE-2 prostate-derived cell lines. In addition, we demonstrated that exogenous ghrelin induced a statistically significant two-fold decrease in GOAT mRNA expression in the PC3 cell line (p<0.05), suggesting that ghrelin could pontentially downregulate its own acylation and, therefore, regulate the balance between ghrelin and desacyl ghrelin. This was not observed, however, in the DU145 and LNCaP prostate cancer cell lines. The GOAT-ghrelin system represents a direct link between ingested nutrients and regulation of ghrelin production and the ghrelin/desacyl ghrelin ratio. Regulation of ghrelin acylation is a potentially attractive and desirable tool for the development of better therapies for a number of pathological conditions where ghrelin has been shown to play a key role. The finding that desacyl ghrelin stimulates cell proliferation in the PC3 prostate cancer cell line, and responds to ghrelin in the same way, suggests that this cell line expresses an alternative ghrelin receptor. Although all the cell lines examined expressed both GHS-R1a and GHS-R1b mRNA, it remains uncertain whether these cell lines express the unidentified alternative ghrelin receptor. It is possible that the varied responses seen could be due to the expression of different ghrelin receptors in different cell lines. In addition to GOAT, prohormone convertases and octanoic acid availability may regulate the production of different peptides from the ghrelin preprohormone. The studies presented in this thesis provide significant new information regarding the roles and mechanisms of action of the preproghrelin-derived peptides, ghrelin, desacyl ghrelin and obestatin, in modulating prostate cancer cell line proliferation. A number of key questions remain to be resolved, however, including the identification of the alternative ghrelin/desacyl ghrelin receptor, the identification of the obestatin receptor, a clarification of the signaling mechanisms which mediate cell proliferation in response to obestatin treatment and a better understanding of the regulation at both the gene and post-translational levels of functional peptide generation. Further studies investigating the role of the ghrelin axis using in vivo prostate cancer models may be warranted. Until these issues are determined, the potential for the ghrelin axis, to be recognised as a novel useful target for therapy for cancer or other pathologies will be uncertain.

Effect of deletion of Ghrelin-O-Acyltransferase on the pulsatile release of growth hormone in mice

Ghrelin, a gut hormone originating from the post-translational cleavage of preproghrelin, is the endogenous ligand of growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a). Within the growth hormone (GH) axis, the biological activity of ghrelin requires octanoylation by ghrelin-O-acyltransferase (GOAT), conferring selective binding to the GHS-R1a receptor via acylated ghrelin. Complete loss of preproghrelin-derived signalling (through deletion of the Ghrl gene) contributes to a decline in peak GH release; however, the selective contribution of endogenous acyl-ghrelin to pulsatile GH release remains to be established. We assessed the pulsatile release of GH in ad lib. fed male germline goat−/− mice, extending measures to include mRNA for key hypothalamic regulators of GH release, and peripheral factors that are modulated relative to GH release. The amount of GH released was reduced in young goat−/− mice compared to age-matched wild-type mice, whereas pulse frequency and irregularity increased. Altered GH release did not coincide with alterations in hypothalamic Ghrh, Srif, Npy or Ghsr mRNA expression, or pituitary GH content, suggesting that loss of Goat does not compromise canonical mechanisms that contribute to pituitary GH production and release. Although loss of Goat resulted in an irregular pattern of GH release (characterised by an increase in the number of GH pulses observed during extended secretory events), this did not contribute to a change in the expression of sexually dimorphic GH-dependent liver genes. Of interest, circulating levels of insulin-like growth factor (IGF)-1 were elevated in goat−/− mice. This rise in circulating levels of IGF-1 was correlated with an increase in GH pulse frequency, suggesting that sustained or increased IGF-1 release in goat−/− mice may occur in response to altered GH release patterning. Our observations demonstrate that germline loss of Goat alters GH release and patterning. Although the biological relevance of altered GH secretory patterning remains unclear, we propose that this may contribute to sustained IGF-1 release and growth in goat−/− mice.

Sinalização da grelina no coração de camundongos obesos após hipernutrição durante a lactação

A grelina é um ligante endógeno do receptor secretagogo do hormônio do crescimento (GHSR), potente estimulador da liberação do hormônio de crescimento (GH), ingestão alimentar, e adiposidade. Além disso, sua ação hormonal inclui regulação do metabolismo energético cardíaco. Entretanto, a hipernutrição no início da vida leva ao desenvolvimento da obesidade, induz hipertrofia cardíaca, compromete a função cardíaca, e gera insuficiência cardíaca na vida adulta. Avaliar proteínas chaves no processo de sinalização da grelina no remodelamento cardíaco no coração de camundongos obesos após a hipernutrição na lactação. A obesidade foi induzida por redução de ninhada e camundongos adultos (180 dias) foram divididos em: grupo hiperalimentado, GH com obesidade decorrente de hipernutrição na lactação e controle, GC. Cardiomiócitos (cmi) do ventrículo esquerdo foram analisados por microscopia de luz e estereologia, o conteúdo e fosforilação de proteínas cardíacas: receptor de grelina (hormônio do crescimento secretagogo receptor 1a, GHSR-1a), proteína quinase-B (AKT e pAKT), phosphatidil inositol 3-quinase (PI3K), proteína quinase ativada por AMP (AMPK e pAMPK), m-TOR, pmTOR, Bax, Bcl2 e actina foram analizados por western blotting. A expressão gênica do GHSR-1a foi analisada por PCR em tempo real. A respirometria de alta resolução dos cardiomiócitos foi analisada por oxígrafo OROBOROS. Significância estatística (P< 0,05) determinada por teste t-Student não-pareado. Nossos dados demonstram que a hipernutrição na lactação induz aumento no peso corporal, iniciado aos 10 dias de idade, persistindo até os 180 dias de idade. A glicemia, peso do fígado, e da gordura visceral foram maiores no grupo GH. Além disso, o grupo GH também apresentou aumento no peso do coração e razão peso do coração/CT (comprimento da tíbia), indicando hipertrofia e remodelamento cardíaco, aumento na expressão e conteúdo de GHSR-1a no coração, associado ao maior conteúdo de PI3K e maior conteúdo e fosforilação de AKT, diminuição no conteúdo de Bcl2. Em contraste, o conteúdo e fosforilação da AMPK e mTOR no coração não foram diferentes entre os grupos. Os níveis de grelina plasmático no GH foram menores. A respiração do GH com grelina foi menor que no GC com grelina. A incubação das fibras cardíacas com grelina resultou em aumento do fluxo respiratório após adição de citocromo c nos grupos com grelina, indicando dano à membrana mitocondrial e extravazamento de citocromo c. Os grupos GC com grelina e GH sem grelina apresentaram RCR menor comparado ao GC sem grelina, indicando desacoplamento mitocondrial. Nossos resultados mostram que a hipernutrição na lactação induz diminuição do nível de grelina plasmática e aumento da expressão do GHS-R1a no cardiomiócito do animal quando adulto. Tal processo determina aumento da sensibilidade a grelina no coração, processo que ocorre independentemente de variações do AMPK e mTOR. Sugerimos uma redução no efeito protetor da ação da grelina na AMPK. Também, demonstramos que o remodelamento do miocárdio nestes animais adultos associa-se a GHSR-1a, PI3K, e fosforilação da AKT, mas não com AMPK e mTOR na vida adulta.

Efeito da hiperalimentação na lactação sobre a regulação da adiposidade corporal e sinalização da grelina no tecido adiposo branco de camundongos jovens e adultos

A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. O aumento da adiposidade leva ao desenvolvimento de alterações funcionais. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares e diabetes do tipo 2, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecido adiposo. A grelina tem uma ação direta sobre a regulação hipotalâmica da ingestão alimentar, induzindo um efeito orexígeno. Por outro lado, a grelina também modula o armazenamento de energia nos adipócitos. Esta dupla ação sugere que este hormônio pode atuar como uma ligação entre o sistema nervoso central e mecanismos periféricos. Portanto, considerando que a hiperalimentação neonatal induz obesidade na idade adulta por mecanismos desconhecidos, neste estudo foram pesquisados os efeitos da hiperalimentação no início da vida sobre o desenvolvimento da obesidade e, em particular, a sinalização da grelina no tecido adiposo em ratos jovens e adultos. Foram utilizados camundongos Swiss hiperalimentados através do modelo de redução da ninhada. Para induzir a hiperalimentação as ninhadas foram reduzidas a 3 filhotes machos por lactante no 30 dia de vida pós-natal. As ninhadas controles foram ajustadas em 9 filhotes por lactante. Foram avaliados parâmetros antropométricos como: massa corporal e massa do tecido adiposo visceral. A glicemia de jejum foi avaliada utilizando glicosímetro e fitas teste. A análise do conteúdo das proteínas envolvidas na via de sinalização da grelina foram detectadas pelo método de Western Blotting. Os grupos controle (C) e hiperalimentado (H) foram estudados aos 21 e 180 dias de vida. Os dados demonstram que a hipernutrição no início da vida induz um aumento significativo no peso corporal dos camundongos jovens, começando aos 10 dias, e este aumento de peso persistiu até à idade adulta (180 dias de idade). A glicemia e o peso da gordura visceral foram significativamente maiores no grupo hiperalimentado aos 21 e 180 dias, quando comparado com o grupo controle. Os níveis plasmáticos de grelina acilada apresentaram uma redução de 70% nos animais jovens e 49% adultos obesos. Além disso, no tecido adiposo branco, observamos um maior conteúdo (242%) do receptor de grelina (GHSR1a) nos animais hiperalimentados com 21 dias, e este aumento foi associado à modulação positiva do conteúdo e fosforilação de proteínas envolvidas no estoque e utilização de energia celular, tais como AKT, PI3K, AMPK, GLUT-4, e CPT1. No entanto, ao chegar à idade adulta os animais hiperalimentados não apresentaram diferença significativa no conteúdo de GHS-R1a e das proteínas AKT, PI3K, AMPK, GLUT-4, e CPT1. O conteúdo de PPARɣ foi menor no grupo obeso aos 21e 180 dias. Basicamente, mostramos que o metabolismo do tecido adiposo está alterado na obesidade adquirida no início da vida e, provavelmente, devido a essa modificação, ocorre um novo padrão da via de sinalização da grelina.

Estudo do metabolismo energético hepático e da via de sinalização da grelina na obesidade induzida por dieta ocidental

A obesidade é um dos maiores problemas de saúde pública que cresce em todo o mundo, resultante de um desequilíbrio entre ingestão alimentar e gasto energético. Pode-se dizer que a obesidade é o principal fator de risco para o desenvolvimento de doenças crônicas de maior prevalência como dislipidemias, doenças cardiovasculares, diabetes do tipo 2 e esteatose hepática não alcóolica, acarretando na redução da qualidade e expectativa de vida. A Grelina é um hormônio sintetizado pelo estômago, que atua em diferentes tecidos através de um receptor específico (GHS-R1a), incluindo hipotálamo e tecidos periféricos, como o fígado. Esse hormônio está envolvido no comportamento alimentar e adiposidade, modulando o armazenamento ou utilização dos substratos energéticos no coração, músculo esquelético, adipócitos e fígado, além disso, revela-se de grande importância na manutenção do metabolismo energético hepático. Estes dados suportam a hipótese de que as vias de sinalização responsivas à grelina são um importante componente da regulação do metabolismo energético hepático e da homeostase glicêmica. O objetivo deste trabalho, foi estudar o metabolismo energético hepático e a sinalização da grelina em camundongos Swiss adultos obesos submetidos a dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidratos simples. Avaliamos o efeito desta dieta a partir do 21 dia de idade (desmame) até o 133 dia destes animais, através de parâmetros biométricos e bioquímicos, avaliação histomorfológica, respirometria de alta resolução, conteúdo de glicogênio hepático e conteúdo de algumas proteínas envolvidas na sinalização de insulina e grelina, além do metabolismo energético hepático. Baseado em nossos resultados observamos que o consumo de dieta ocidental rica em gordura saturada e carboidrato simples durante 16 semanas causa hiperfagia, levando ao quadro de obesidade na idade adulta e prejuízo nas vias de sinalização dos hormônios insulina e grelina, que são importantes moduladores do metabolismo energético hepático, favorecendo o desenvolvimento de esteatose hepática não alcoólica.

Identifying novel molecular mechanisms of ghrelin receptor signalling underlying neural control of food intake: interaction with stress and impulsivity

The gut-hormone, ghrelin, activates the centrally expressed growth hormone secretagogue 1a (GHS-R1a) receptor, or ghrelin receptor. The ghrelin receptor is a G-protein coupled receptor (GPCR) expressed in several brain regions, including the arcuate nucleus (Arc), lateral hypothalamus (LH), ventral tegmental area (VTA), nucleus accumbens (NAcc) and amygdala. Activation of the GHS-R1a mediates a multitude of biological activities, including release of growth hormone and food intake. The ghrelin signalling system also plays a key role in the hedonic aspects of food intake and activates the dopaminergic mesolimbic circuit involved in reward signalling. Recently, ghrelin has been shown to be involved in mediating a stress response and to mediate stress-induced food reward behaviour via its interaction with the HPA-axis at the level of the anterior pituitary. Here, we focus on the role of the GHS-R1a receptor in reward behaviour, including the motivation to eat, its anxiogenic effects, and its role in impulsive behaviour. We investigate the functional selectivity and pharmacology of GHS-R1a receptor ligands as well as crosstalk of the GHS-R1a receptor with the serotonin 2C (5-HT2C) receptor, which represent another major target in the regulation of eating behaviour, stress-sensitivity and impulse control disorders. We demonstrate, to our knowledge for the first time, the direct impact of GHS-R1a signalling on impulsive responding in a 2-choice serial reaction time task (2CSRTT) and show a role for the 5-HT2C receptor in modulating amphetamine-associated impulsive action. Finally, we investigate differential gene expression patterns in the mesocorticolimbic pathway, specifically in the NAcc and PFC, between innate low- and high-impulsive rats. Together, these findings are poised to have important implications in the development of novel treatment strategies to combat eating disorders, including obesity and binge eating disorders as well as impulse control disorders, including, substance abuse and addiction, attention deficit hyperactivity disorder (ADHD) and mood disorders.

Régulation de l'activité transcriptionnelle du récepteur nucléaire FXR par la ghréline et les modifications post-traductionnelles

Le récepteur X des farnésoïdes (FXR) fait partie de la superfamille des récepteurs nucléaires et agit comme un facteur de transcription suite à la liaison d’un ligand spécifique. Le récepteur FXR, activé par les acides biliaires, joue un rôle essentiel dans le métabolisme des lipides et du glucose en plus de réguler l’homéostasie des acides biliaires. Notre laboratoire a récemment mis en évidence une nouvelle voie de régulation du récepteur PPARγ en réponse au récepteur de la ghréline. En effet, la ghréline induit l’activation transcriptionnelle de PPARγ via une cascade de signalisation impliquant les kinases Erk1/2 et Akt, supportant un rôle périphérique de la ghréline dans les pathologies associées au syndrome métabolique. Il est de plus en plus reconnu que la cascade métabolique impliquant PPARγ fait également intervenir un autre récepteur nucléaire, FXR. Dans ce travail, nous montrons que la ghréline induit l’activation transcriptionnelle de FXR de manière dose-dépendante et induit également la phosphorylation du récepteur sur ses résidus sérine. En utilisant des constructions tronquées ABC et CDEF de FXR, nous avons démontré que la ghréline régule l’activité de FXR via les domaines d’activation AF-1 et AF-2. L’effet de la ghréline et du ligand sélectif GW4064 sur l’induction de FXR est additif. De plus, nous avons démontré que FXR est la cible d’une autre modification post-traductionnelle, soit la sumoylation. En effet, FXR est un substrat cellulaire des protéines SUMO-1 et SUMO-3 et la sumoylation du récepteur est ligand-indépendante. SUMO-1 et SUMO-3 induisent l’activation transcriptionnelle de FXR de façon dose-dépendante. Nos résultats indiquent que la lysine 122 est le site prédominant de sumoylation par SUMO-1, quoiqu’un mécanisme de coopération semble exister entre les différents sites de sumoylation de FXR. Avec son rôle émergeant dans plusieurs voies du métabolisme lipidique, l’identification de modulateurs de FXR s’avère être une approche fort prometteuse pour faire face à plusieurs pathologies associées au syndrome métabolique et au diabète de type 2.

Regulation of lipid metabolism in adipocytes and hepatocytes by hexarelin through scavenger receptor CD36

Les sécrétines de l’hormone de croissance (GHRPs) sont de petits peptides synthétiques capables de stimuler la sécrétion de l’hormone de croissance à partir de l’hypophyse via leur liaison au récepteur de la ghréline GHS-R1a. Le GHRP hexaréline a été utilisé afin d’étudier la distribution tissulaire de GHS-R1a et son effet GH-indépendant. Ainsi, par cette approche, il a été déterminé que l’hexaréline était capable de se lier à un deuxième récepteur identifié comme étant le récepteur scavenger CD36. Ce récepteur possède une multitude de ligands dont les particules oxLDL et les acides gras à longue chaîne. CD36 est généralement reconnu pour son rôle dans l’athérogénèse et sa contribution à la formation de cellules spumeuses suite à l’internalisation des oxLDL dans les macrophages/monocytes. Auparavant, nous avions démontré que le traitement des macrophages avec l’hexaréline menait à l’activation de PPARƔ via sa liaison à GHS-R1a, mais aussi à CD36. De plus, une cascade d’activation impliquant LXRα et les transporteurs ABC provoquait également une augmentation de l’efflux du cholestérol. Une stimulation de la voie du transport inverse du cholestérol vers les particules HDL entraînait donc une diminution de l’engorgement des macrophages de lipides et la formation de cellules spumeuses. Puisque CD36 est exprimé dans de multiples tissus et qu’il est également responsable du captage des acides gras à longue chaîne, nous avons voulu étudier l’impact de l’hexaréline uniquement à travers sa liaison à CD36. Dans le but d’approfondir nos connaissances sur la régulation du métabolisme des lipides par CD36, nous avons choisi des types cellulaires jouant un rôle important dans l’homéostasie lipidique n’exprimant pas GHS-R1a, soient les adipocytes et les hépatocytes. L’ensemble de mes travaux démontre qu’en réponse à son interaction avec l’hexaréline, CD36 a le potentiel de réduire le contenu lipidique des adipocytes et des hépatocytes. Dans les cellules adipeuses, l'hexaréline augmente l’expression de plusieurs gènes impliqués dans la mobilisation et l’oxydation des acides gras, et induit également l’expression des marqueurs thermogéniques PGC-1α et UCP-1. De même, hexaréline augmente l’expression des gènes impliqués dans la biogenèse mitochondriale, un effet accompagné de changements morphologiques des mitochondries; des caractéristiques observées dans les types cellulaires ayant une grande capacité oxydative. Ces résultats démontrent que les adipocytes blancs traités avec hexaréline ont la capacité de se transformer en un phénotype similaire aux adipocytes bruns ayant l’habileté de brûler les acides gras plutôt que de les emmagasiner. Cet effet est également observé dans les tissus adipeux de souris et est dépendant de la présence de CD36. Dans les hépatocytes, nous avons démontré le potentiel de CD36 à moduler le métabolisme du cholestérol. En réponse au traitement des cellules avec hexaréline, une phosphorylation rapide de LKB1 et de l’AMPK est suivie d’une phosphorylation inhibitrice de l’HMG-CoA réductase (HMGR), l’enzyme clé dans la synthèse du cholestérol. De plus, la liaison d'hexaréline à CD36 provoque le recrutement d’insig-2 à HMGR, l’étape d’engagement dans sa dégradation. La dégradation de HMGR par hexaréline semble être dépendante de l’activité de PPARƔ et de l’AMPK. Dans le but d’élucider le mécanisme d’activation par hexaréline, nous avons démontré d’une part que sa liaison à CD36 provoque une déphosphorylation de Erk soulevant ainsi l’inhibition que celui-ci exerce sur PPARƔ et d’autre part, un recrutement de l’AMPK à PGC-1α expliquant ainsi une partie du mécanisme d’activation de PPARƔ par hexaréline. Les résultats générés dans cette thèse ont permis d’élucider de nouveaux mécanismes d’action de CD36 et d'approfondir nos connaissances de son influence dans la régulation du métabolisme des lipides.

Méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides: application à la synthèse d’analogues aza-GHRP-6 en tant que ligands du récepteur CD36

Les azapeptides sont des mimes peptidiques où le carbone alpha d’un ou de plusieurs acides aminés est remplacé par un atome d’azote. Cette modification tend à stabiliser une conformation en repliement beta en raison de la répulsion électronique entre les paires d’électrons libres des atomes d’azote adjacents et de la géométrie plane de l’urée. De plus, le résidu semicarbazide a une meilleure résistance face aux protéases en plus d’être chimiquement plus stable qu’une liaison amide. Bien que les propriétés des azapeptides en fassent des mimes peptidiques intéressants, leurs méthodes de synthèses font appel à la synthèse laborieuse d’hydrazines substituées en solution. Le peptide sécréteur d’hormone de croissance 6 (GHRP-6, His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2) est un hexapeptide synthétique qui possède une affinité pour deux récepteurs distincts: les récepteurs GHS-R1a et CD36. Les travaux effectués au cours de mon doctorat qui seront détaillés dans cet ouvrage visent à atteindre deux objectifs: (1) le développement d’analogues du peptide GHRP-6 sélectif à un seul récepteur et (2) la mise au point d’une nouvelle méthodologie pour la synthèse combinatoire d’azapeptides. En réponse au premier objectif, la synthèse parallèle de 49 analogues aza-GHRP-6 a été effectuée et certains candidats sélectifs au récepteur CD36 ont été identifiés. L’étude de leurs propriétés anti-angiogéniques, effectuée par nos collaborateurs, a également permis d’identifier des candidats intéressants pour le traitement potentiel de la dégénérescence maculaire liée à l’âge. Une nouvelle approche pour la synthèse combinatoire d’azapeptides, faisant appel à l’alkylation et la déprotection chimiosélective d’une sous-unité semicarbazone ancrée sur support solide, a ensuite été développée. La portée de cette méthodologie a été augmentée par la découverte de conditions permettant l’arylation régiosélective de cette sous-unité semicarbazone, donnant accès à treize nouveaux dérivés aza-GHRP-6 possédant des résidus aza-arylglycines aux positions D-Trp2 et Trp4. L’élaboration de conditions propices à l’alkylation et la déprotection chimiosélective de la semicarbazone a donné accès à une variété de chaînes latérales sur l’acide aminé « aza » préalablement inaccessibles. Nous avons, entre autres, démontré qu’une chaîne latérale propargyl pouvait être incorporée sur l’acide aminé « aza ». Tenant compte de la réactivité des alcynes, nous avons ensuite élaboré des conditions réactionnelles permettant la formation in situ d’azotures aromatiques, suivie d’une réaction de cycloaddition 1,3-dipolaire sur support solide, dans le but d’obtenir des mimes de tryptophane. Sept analogues du GHRP-6 ont été synthétisés et testés pour affinité au récepteur CD36 par nos collaborateurs. De plus, nous avons effectué une réaction de couplage en solution entre un dipeptide possédant un résidu aza-propargylglycine, du paraformaldehyde et une variété d’amines secondaires (couplage A3) afin d’accéder à des mimes rigides d’aza-lysine. Ces sous-unités ont ensuite été incorporées sur support solide afin de générer sept nouveaux azapeptides avec des dérivés aza-lysine à la position Trp4 du GHRP-6. Enfin, une réaction de cyclisation 5-exo-dig a été développée pour la synthèse de N-amino imidazolin-2-ones en tant que nouveaux mimes peptidiques. Leur fonctionnalisation par une série de groupements benzyliques à la position 4 de l’hétérocycle a été rendue possible grâce à un couplage Sonogashira précédant la réaction de cyclisation. Les propriétés conformationnelles de cette nouvelle famille de composés ont été étudiées par cristallographie aux rayons X et spectroscopie RMN d’un tétrapeptide modèle. L’activité biologique de deux mimes peptidiques, possédant un résidu N-amino-4-méthyl- et 4-benzyl-imidazolin-2-one à la position Trp4 du GHRP-6, a aussi été examinée. L’ensemble de ces travaux devrait contribuer à l’avancement des connaissances au niveau des facteurs structurels et conformationnels requis pour le développement d’azapeptides en tant que ligands du récepteur CD36. De plus, les résultats obtenus devraient encourager davantage l’utilisation d’azapeptides comme peptidomimétiques grâce à leur nouvelle facilité de synthèse et la diversité grandissante au niveau de la chaîne latérale des acides aminés « aza ».

Rôle de la ghréline dans la régulation du coactivateur transcriptionnel PGC-1alpha

L’adaptation de l’organisme à son environnement est essentielle à sa survie. L’homéostasie énergétique permet l’équilibre entre les apports, les dépenses et le stockage d’énergie. Un surplus calorique important dérègle ce processus et mène au développement du syndrome métabolique caractérisé, entre autres, par une obésité, un diabète de type II, des maladies cardiovasculaires et des dyslipidémies. La ghréline participe au maintien de l’équilibre énergétique durant le jeûne en stimulant la production de glucose par le foie et le stockage lipidique dans le tissu adipeux. Le coactivateur transcriptionnel PGC-1alpha, surexprimé en situation de jeûne, est impliqué dans l’induction de la production de glucose par le foie et l’oxydation des acides gras. Notre hypothèse est que ces deux acteurs clés du métabolisme énergétique constituent un axe de régulation commun. Dans cette étude, nous montrons que la ghréline participe à la régulation de PGC-1alpha. Son récepteur GHS-R1a, possédant une forte activité constitutive, est également impliqué de façon indépendante au ligand. GHS-R1a réduit l’activité transcriptionnelle de PGC-1alpha tandis que l’ajout du ligand inverse modérément cette action. L’effet de GHS-R1a corrèle avec l’acétylation de PGC-1alpha qui est fortement augmentée de façon dose-dépendante. La stabilité de PGC-1alpha est également augmentée par le GHS-R1a indépendamment de l’ubiquitine. La ghréline diminue la capacité de PGC-1alpha à lier PPARbeta, un récepteur nucléaire partenaire de PGC-1alpha. De plus, la ghréline réduit, de façon ligand-dépendante, la capacité de coactivation de PGC-1alpha sur PPARbeta dans les hépatocytes. L’ensemble de ces résultats identifie PGC-1alpha comme cible du signal de la ghréline et suggère un axe de régulation ghréline/PGC-1alpha/PPARbeta.Une meilleure compréhension de cet axe de régulation va permettre la mise en évidence de nouvelles cibles thérapeutiques pour faire face aux pathologies associées au syndrome métabolique.

Les azasulfurylpeptides : synthèse, analyse conformationnelle et applications biologiques

Les azasulfurylpeptides sont des mimes peptidiques auxquels le carbone en position alpha et le carbonyle d’un acide aminé sont respectivement remplacés par un atome d’azote et un groupement sulfonyle (SO2). Le but premier de ce projet a été de développer une nouvelle méthode de synthèse de ces motifs, également appelés N-aminosulfamides. À cette fin, l’utilisation de sulfamidates de 4-nitrophénol s’est avérée importante dans la synthèse des azasulfuryltripeptides, permettant le couplage d’hydrazides avec l’aide d’irradiation aux micro-ondes (Chapitre 2). Par la suite, en quantité stoechiométrique d’une base et d’un halogénure d’alkyle, les azasulfurylglycines (AsG) formés peuvent être chimiosélectivement alkylés afin d’y insérer diverses chaînes latérales. Les propriétés conformationnelles des N-aminosulfamides à l’état solide ont été élucidées grâce à des études cristallographiques par rayons X : elles possèdent une structure tétraédrique autour de l’atome de soufre, des traits caractéristiques des azapeptides et des sulfonamides, ainsi que du potentiel à favoriser la formation de tours gamma (Chapitre 3). Après le développement d’une méthode de synthèse des N-aminosulfamides en solution, une approche combinatoire sur support solide a également été élaborée sur la résine amide de Rink afin de faciliter la génération d’une librairie d’azasulfurylpeptides. Cette étude a été réalisée en employant le growth hormone releasing peptide 6 (GHRP-6, His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2). Ce dernier est un hexapeptide possédant une affinité pour deux récepteurs, le growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a) et le récepteur cluster of differenciation 36 (CD36). Une affinité sélective envers le récepteur CD36 confère des propriétés thérapeutiques dans le traitement de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). Six analogues d’azasulfurylpeptides de GHRP-6 utilisés comme ligands du CD36 ont été synthétisés sur support solide, mettant en évidence le remplacement du tryptophane à la position 4 de GHRP-6 (Chapitre 4). Les analogues de GHRP-6 ont été ensuite analysés pour leur capacité à moduler les effets de la fonction et de la cascade de signalisation des ligands spécifiques au Toll-like receptor 2 (TLR2), en collaboration avec le Professeur Huy Ong du département de Pharmacologie à la Faculté de Pharmacie de l’Université de Montréal. Le complexe TLR2-TLR6 est reconnu pour être co-exprimé et modulé par CD36. En se liant au CD36, certains ligands de GHRP-6 ont eu un effet sur la signalisation du TLR2. Par exemple, les azasulfurylpeptides [AsF(4-F)4]- et [AsF(4-MeO)4]-GHRP-6 ont démontré une capacité à empêcher la surproduction du monoxyde d’azote (NO), un sous-produit réactif formé suite à l’induction d’un signal dans les macrophages par des ligands spécifiques liés au TLR2, tel le fibroblast-stimulating lipopeptide 1 (R-FSL-1) et l’acide lipotéichoïque (LTA). En addition, la sécrétion du tumor necrosis factor alpha (TNFa) et du monocyte chemoattractant protein 1 (MCP-1), ainsi que l’activation du nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-kB), ont été réduites. Ces résultats démontrent le potentiel de ces azasulfurylpeptides à pouvoir réguler le rôle du TLR2 qui déclenche des réponses inflammatoires et immunitaires innées (Perspectives). Finalement, le potentiel des azasulfurylpeptides d’inhiber des métallo-bêta-lactamases, tels le New-Delhi Metallo-bêta-lactamase 1 (NDM-1), IMP-1 et le Verona Integron-encoded Metallo-bêta-lactamase 2 (VIM-2), a été étudié en collaboration avec le Professeur James Spencer de l’Université de Bristol (Royaumes-Unis). Certains analogues ont été des inhibiteurs micromolaires du IMP-1 (Perspectives). Ces nouvelles voies de synthèse des azasulfurylpeptides en solution et sur support solide devraient donc permettre leur utilisation dans des études de relations structure-activité avec différents peptides biologiquement actifs. En plus d'expandre l'application des azasulfurylpeptides comme inhibiteurs d'enzymes, cette thèse a révélé le potentiel de ces N-aminosulfamides à mimer les structures secondaires peptidiques, tels que les tours gamma. À cet égard, l’application des azasulfurylpeptides a été démontrée par la synthèse de ligands du CD36 présentant des effets modulateurs sur le TLR2. Compte tenu de leur synthèse efficace et de leur potentiel en tant qu’inhibiteurs, les azasulfurylpeptides devraient trouver une large utilisation dans les sciences de peptides pour des applications dans la médecine et de la chimie biologique.