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Jul 17, 2023

Analogues de MOG pour explorer le pharmacophore MCT2, α

Communications Biology volume 5, Numéro d'article : 877 (2022) Citer cet article 1378 Accès 1 Citations 12 Détails d'Altmetric Metrics Une correction de l'éditeur à cet article a été publiée le 27

Biologie des communications volume 5, Numéro d'article : 877 (2022) Citer cet article

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Une correction de l'éditeur à cet article a été publiée le 27 septembre 2022.

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L'α-cétoglutarate (αKG) est un nœud métabolique central ayant une large influence sur la physiologie cellulaire. L'analogue de l'αKG, la N-oxalylglycine (NOG) et son dérivé promédicament perméable à la membrane, la diméthyl-oxalylglycine (DMOG), ont été largement utilisés comme outils pour étudier les prolyl hydroxylases (PHD) et d'autres processus dépendants de l'αKG. Dans les milieux de culture cellulaire, le DMOG est rapidement converti en MOG, qui pénètre dans les cellules via le transporteur monocarboxylate MCT2, conduisant à des concentrations intracellulaires de NOG suffisamment élevées pour inhiber les enzymes de glutaminolyse et provoquer une cytotoxicité. Par conséquent, le degré d'instabilité du (D)MOG ainsi que les niveaux d'expression de MCT2 déterminent les cibles intracellulaires avec lesquelles NOG s'engage et, finalement, ses effets sur la viabilité cellulaire. Ici, nous avons conçu et caractérisé une série d'analogues de MOG dans le but d'améliorer la stabilité du composé et d'explorer les exigences fonctionnelles pour l'interaction avec MCT2, un membre relativement peu étudié de la famille SLC16. Nous rapportons des analogues de MOG qui conservent leur capacité à pénétrer dans les cellules via MCT2 et identifions des composés qui n'inhibent pas la glutaminolyse ni ne provoquent de cytotoxicité, mais peuvent néanmoins inhiber les PHD. Nous utilisons ces analogues pour montrer que, dans nos conditions expérimentales, l'activation de mTORC1 induite par la glutaminolyse peut être découplée de l'activité PHD. Par conséquent, ces nouveaux composés peuvent aider à déconvoluer les effets cellulaires résultant de l’action polypharmacologique du NOG.

L’étude du métabolisme a longtemps été facilitée par l’utilisation d’analogues de métabolites qui permettent l’inhibition rapide et réversible d’enzymes et de voies dans différents contextes expérimentaux1. Dans le domaine du métabolisme du cancer, des composés analogues tels que le 2-désoxyglucose, le 6-diazo-5-oxo-L-norleucine (DON) et le dichloroacétate (DCA) continuent de compléter les approches génétiques pour disséquer les forces et les vulnérabilités associées aux oncogènes. changements métaboliques dans les tumeurs2,3,4. Les analogues métabolites font également partie des composés chimiothérapeutiques les plus importants utilisés en clinique : de la gemcitabine et du 5-fluoro-uracile (5-FU), des analogues nucléosidiques utilisés comme thérapies dans le cancer du pancréas et colorectal ; au méthotrexate et au pémétrexed, des analogues du folate administrés pour traiter diverses tumeurs malignes5,6. Le développement et le perfectionnement d’analogues de métabolites peuvent donc fournir des outils précieux pour les études mécanistiques du métabolisme et de la tumorigenèse.

L'α-cétoglutarate (αKG) est un nœud métabolique clé et la compréhension de sa biologie complexe a été facilitée par l'analogue structurel N-oxalylglycine (NOG), qui a été largement utilisé in vitro avec son dérivé perméable aux cellules, la diméthyl-oxalylglycine (DMOG). )7,8,9 (Fig.1a). Le plus souvent, le DMOG est utilisé pour déclencher la signalisation de l'hypoxie en inhibant les enzymes du domaine prolyl hydroxylase (PHD), conduisant à la stabilisation du facteur de transcription Hypoxia Inducible Factor 1α (HIF1α)8,10. La stabilisation de HIF1α est un objectif thérapeutique dans des conditions allant de l'ischémie et de l'anémie aux maladies inflammatoires11,12 et, dans ces contextes, des études antérieures ont utilisé le DMOG pour démontrer les avantages thérapeutiques potentiels de l'inhibition des PHD13,14.

un schéma (créé avec Biorender) illustrant les structures chimiques du DMOG, du MOG et du NOG, leur perméabilité cellulaire relative et leurs cibles cellulaires en fonction des concentrations intracellulaires de NOG ([NOG]IC) qu'elles provoquent). Le DMOG est converti en MOG puis en NOG, analogue actif αKG. Le DMOG est perméable aux cellules alors que le MOG est transporté via MCT2, ce qui conduit à une [NOG]IC plus élevée que celle provoquée par le DMOG. Un [NOG]IC élevé inhibe les enzymes métaboliques en plus des PHD. Le NOG ne peut pas traverser la membrane plasmique. b Analyse de la stabilité du MOG synthétique au fil du temps dans le sang total de souris par LC-MS (n = 3 répétitions techniques). c Analyse LC – MS de la stabilité du DMOG dans le sang total de souris au fil du temps (n = 3 répétitions techniques). Le DMOG est très rapidement converti en MOG, qui est également instable et forme ensuite du NOG avec une cinétique similaire à celle du MOG synthétique mesuré en (b). Le tableau montre les demi-vies calculées de conversion de DMOG en MOG puis de NOG, ou de conversion de MOG synthétique en NOG à partir des données présentées dans les panneaux (b et c). d Structures des analogues de remplacement de l'ester méthylique du glycinate MOG conçues, synthétisées et rapportées dans ce travail. (i) des esters d'alkyle plus volumineux (2,3), (ii) des substituants α-méthyle (4 à 6), (iii) un analogue cétonique (7), (iv) des hétérocycles aromatiques à 5 chaînons (8 à 10). e Voie synthétique pour la préparation des analogues de MOG 2 à 10 illustrée dans le panneau (d).