Computational and Experimental Optimization of Peptide Disruptors of the Lactate Dehydrogenase (LDH) Tetramerization Process

Details

Supervisors

Frédérick, Raphaël

Faculty

Faculté de pharmacie et des sciences biomédicales

Degree label

Master [120] en sciences pharmaceutiques, à finalité approfondie

Abstract

Lactate dehydrogenase (LDH) is a major contributor to carcinogenicity. Therefore, LDH inhibition can be an appealing strategy for cancer therapy. Despite the efforts devoted to finding LDH inhibitors, no molecules made it to clinical trials to this date because of its challenging polar catalytic site. Targeting LDH’s tetramerization process is an interesting strategy that was investigated by our team and by others. After identifying two tetramerization domains (site1 and site2), we identified a series of peptides capable of interacting with these domains, respectively, the stapled LT26 as well as LP22. This was done with the help of a dimeric LDHB (LDHBtr) that we developed truncating the N-terminal arm, i.e., site1. In this master’s thesis, we used in silico methods to study the tetramerization process and characterize protein-protein interactions (PPI) domains. We also used computational methods to propose mutations that would improve the interactions of the previously identified peptides. After the synthesis of mutated peptides using the solid phase peptide synthesis (SPPS), the mutations impact on the interaction with LDHBtr was assessed using microscale thermophoresis (MST) that we also focused on optimizing. We managed to obtain peptides demonstrating a higher affinity for LDHBtr. Overall, this work succeeded in developing more affine peptides targeting LDH’s tetramerization process and proved the significance of in silico methods for studying PPIs. La lactate déshydrogénase (LDH) joue un rôle majeur dans la cancérogénicité. Ainsi, l’inhibition de la LDH peut être une stratégie intéressante pour la thérapie du cancer. Malgré les efforts consacrés à la recherche d'inhibiteurs de la LDH, aucune molécule n'est parvenue à ce jour au stade des essais cliniques en raison de la polarité du site catalytique. Cibler le processus de tétramérisation de la LDH est une stratégie intéressante qui a été étudiée par notre équipe et par d'autres. Après avoir identifié deux domaines de tétramérisation (site1 et site2), nous avons identifié une série de peptides capables d'interagir avec ces domaines, le peptide «staplé» LT26 ainsi que le LP22, respectivement. Ceci a été réalisé à l'aide d’une LDHB dimérique (LDHBtr) que nous avons développée en tronquant le bras N-terminal, c'est-à-dire le site1. Dans ce mémoire, nous avons utilisé des méthodes in silico afin d’étudier le processus de tétramerisation et de caractériser les domaines d’interactions protéine-protéine (PPI). Nous avons également utilisé des méthodes computationnelles dans le but d’identifier des mutations pouvant améliorer l’interaction des peptides identifiés précédemment. Après la synthèse des peptides mutés à l’aide de la synthèse peptidique en phase solide (SPPS), l'impact des mutations sur l'interaction avec la LDHBtr a été évalué à l'aide de la thermophorèse à micro-échelle (MST) que nous avons également cherché à optimiser. Nous avons réussi à obtenir des peptides démontrant une plus grande affinité pour la LDHBtr. Dans l'ensemble, ce travail a permis de développer des peptides plus affins ciblant le processus de tétramérisation de la LDH. Ce travail a également prouvé l'importance des méthodes in silico pour étudier les PPI.