Chimie pour la Reconnaissance moléculaire des acides nucléiques

Anton GRANZHAN

Anton Granzhan Chef d'équipe Tél :

Présentation de l’équipe

Les thématiques de notre équipe portent sur le développement de nouvelles molécules (ligands, sondes fluorescentes) reconnaissant les structures non-canoniques de l’ADN et de l’ARN ; en particulier, les structures endommagées de l’ADN qui représentent des intermédiaires clés dans le processus de réparation de l’ADN et sont, ainsi, des cibles privilégiées. Nous étudions également les effets biologiques de ces ligands sur des modèles cellulaires, explorant l’hypothèse que ces composés peuvent interférer avec les fonctions biologiques des acides nucléiques et/ou le processus de réparation de l’ADN, visant des applications potentielles dans le contexte de la thérapie contre le cancer.

Reconnaissance de défauts d’appariement dans l’ADN double-brin

Reconnaissance des mésappariements et contrôle de l’hybridation de l’ADN par des ligands : Nous avons développé une famille de ligands macrocycliques de type polyazacyclophane (autrement appelés « cyclo-bisintercalants »), des ligands uniques de l’ADN, dont la géométrie très particulière est le facteur déterminant de leur forte affinité à des sites de défauts d’appariement Watson–Crick, tels que les mésappariements de bases ou les sites abasiques. En collaboration avec M. Jourdan (Grenoble) nous avons étudié la reconnaissance de mésappariements thymine–thymine (T-T) par ces ligands en utilisant la spectroscopie RMN de haut champ. Plus récemment, nous avons démontré que l’affinité de ces composés pour les sites de mésappariements peut être exploitée afin de contrôler l’hybridation de l’ADN. Ainsi, les deux brins d’ADN contenant plusieurs mésappariements T-T peuvent être amenés à s’hybrider en présence d’une quantité stœchiométrique de ligand. De plus, ce processus peut être contrôlé, de manière réversible, par l’ajout et/ou l’élimination de cations de cuivre(II) qui séquestrent le ligand sous forme d’un complexe binucléaire ne se liant pas à l’ADN. Ce comportement permet la mise en œuvre des « interrupteurs » ou des « machines » moléculaires à la base de l’ADN.

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Reconnaissance de sites abasiques et inhibition de la réparation de l’ADN : La liaison des ligands aux autres sites de défauts d’appariement, notamment les sites abasiques, peut être exploité afin de moduler le processus de réparation enzymatique de l’ADN. Nous avons démontré que l’interaction de ligands macrocycliques avec l’ADN portant un site abasique conduit à une forte inhibition du clivage de l’ADN par l’endonucléase apurinique/apyrimidique 1 (APE1) par le mécanisme de masquage du substrat (« inhibition indirecte »), avec des valeurs d’IC50 comparables à ceux des meilleurs inhibiteurs « classiques » agissant sur la protéine. Le masquage de substrat représente alors une approche intéressante pour inhiber l’activité d’APE1. De plus, dans le cas du substrat natif, l’inhibition de l’activité enzymatique est accompagnée d’un clivage de l’ADN induit par le ligand-même via un autre mécanisme (β-élimination). Par conséquent, le ligand induit une altération, au niveau du mécanisme et des produits du clivage, de la prise en charge enzymatique des sites abasiques dans l’ADN. Ainsi, les ligands ciblant les sites abasiques peuvent être considérés comme des modulateurs des voies de réparation de l’ADN, avec un potentiel pour la thérapie anti-cancéreuse en combinaison avec les agents endommageant l’ADN.

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Sondes fluorescentes pour les structures G-quadruplexes de l’ADN

La recherche des sondes fluorescentes pour l’ADN et l’ARN G-quadruplexes (G4) représente l’une des thématiques prioritaires dans ce domaine, car ces outils peuvent permettre une meilleure compréhension de la structure, de la persistance et des fonctions biologiques des G4-ADN et des G4-ARN. Dans ce contexte, nous avons développé des colorants de type 2,4-distyrylpyrimidinium (e.g., 1a et ses analogues), facilement accessibles et ayant une excellente réponse fluorimétrique pour les G4-ADN. Nous avons également développé une sonde multimodale (colorimétrique/fluorimétrique) BCVP, robuste et utilisable pour la détection et la discrimination optique des G4-ADN (par rapport aux autres structures de l’ADN) in vitro.

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Publications clés

Année de publication : 2020

Lei He, Zhenyu Meng, Qianqian Guo, Xiangyang Wu, Marie-Paule Teulade-Fichou, Edwin Kok Lee Yeow, Fangwei Shao (2020 Nov 28)

Fluorogenic Pt complexes distinguish the quantity and folding behavior of RNA G-quadruplexes between live cancerous and healthy cells.

Chemical communications (Cambridge, England) : 56 : 14459-14462 : DOI : 10.1039/d0cc05622g
Marchand A., Beauvineau C., Teulade-Fichou M.P., Zenobi R. (2020 Oct 14)

Competition of ligands and the 18-mer binding domain of the RHAU helicase for G-quadruplexes – orthosteric or allosteric binding mechanism?

Chemistry – A European Journal : Accepted article : DOI : 10.1002/chem.202004040
Michela Zuffo, Aurélie Gandolfini, Brahim Heddi, Anton Granzhan (2020 Apr 20)

Harnessing intrinsic fluorescence for typing of secondary structures of DNA

Nucleic Acids Research : 48 : e61 : DOI : 10.1093/nar/gkaa257

Année de publication : 2019

Katerina Duskova, Pauline Lejault, Élie Benchimol, Régis Guillot, Sébastien Britton, Anton Granzhan, David Monchaud (2019 Dec 13)

DNA junction ligands trigger DNA damage and are synthetic lethal with DNA repair inhibitors in cancer cells

Journal of the American Chemical Society : 142 : 424-435 : DOI : 10.1021/jacs.9b11150
Michaela Krafcikova, Simon Dzatko, Coralie Caron, Anton Granzhan, Radovan Fiala, Tomas Loja, Marie-Paule Teulade-Fichou, Tomas Fessl, Robert Hänsel-Hertsch, Jean-Louis Mergny, Silvie Foldynova-Trantirkova, Lukas Trantirek (2019 Aug 9)

Monitoring DNA–Ligand Interactions in Living Human Cells Using NMR Spectroscopy

Journal of the American Chemical Society : 141 : 13281-13285 : DOI : 10.1021/jacs.9b03031
Xiao Xie, Michela Zuffo, Marie-Paule Teulade-Fichou, Anton Granzhan (2019 Aug 6)

Identification of optimal fluorescent probes for G-quadruplex nucleic acids through systematic exploration of mono- and distyryl dye libraries

Beilstein Journal of Organic Chemistry : 15 : 1872–1889 : DOI : 10.3762/bjoc.15.183
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