Characterization and modification of fungal lectins for specific binding to carbohydrates patterns mainly involved in cancers
Caractérisation et modification de lectines fongiques pour la reconnaissance spécifique de motifs glucidiques principalement associés aux cancers
Résumé
Lectins are ubiquitous proteins which bind specifically and reversibly carbohydrates without modifying them. They can decipher the glycocode: information stored in carbohydrates found at the surface of any cell. Lectins are involved in many biological processes such as cell cohesion, development, cell signaling, defense or microbial infections. They can present exploitable properties such as antiproliferative, antiviral or antitumor and are interesting tools in glycobiology. The fungal kingdom has attracted wide interest in the recent years since it is a promising and largely unexplored source for lectins for novel specificity and activities. Structural data are still limited for fungal lectins and this project aims to fill this gap of knowledge whilst studying new lectins specific for two glycosidic cancer markers. Via a multidisciplinary approach, we dissected the interaction of those lectins with their ligand at the atomic level or modified them to optimized their specificity or affinity. Recombinant wild-type and mutated lectins were expressed in Escherichia coli and then purified by classical chromatography methods. The specificity and affinity were determined by different techniques such as hemagglutination, glycan arrays, and microcalorimetry. Finally, structural characterization was performed by X‐ray crystallography in order to localize the sugar binding site, to obtain the specific protein and ligand determinants necessary for the interaction and to help for the design and structural evaluation of mutants. Finally, analysis on cancer cells and tissues confirmed their potential as labelling tools thereafter for biomedical or biotechnological applications.
Les lectines sont des protéines ubiquitaires qui se lient spécifiquement et de manière réversible aux sucres sans les modifier. Elles peuvent déchiffrer le glycocode : les informations stockées dans les sucres à la surface d'une cellule. Les lectines sont impliquées dans de nombreux processus biologiques tels que la cohésion cellulaire, le développement, la signalisation cellulaire, la défense ou les infections microbiennes. Elles peuvent présenter des propriétés exploitables, par exemple antiprolifératives, antivirales ou antitumorales et sont des outils recherchés en glycobiologie. Le règne fongique a suscité un large intérêt ces dernières années, car il est une source prometteuse et largement inexplorée pour les lectines ayant de nouvelles spécificités et/ou activités. Les données structurales sont encore limitées pour les lectines fongiques et ce projet vise notamment à combler cette lacune en étudiant deux familles de lectines reconnaissant des marqueurs glycosidiques associés aux cancers. Via une approche multidisciplinaire, l'interaction de ces lectines avec leur ligand au niveau atomique a été disséquée et des modifications ont été réalisées pour les rendre plus spécifiques pour un motif particulier. Les lectines recombinantes sauvages ou mutées ont été exprimées dans Escherichia coli puis purifiées par des méthodes chromatographiques classiques. La spécificité et l'affinité ont été déterminées par différentes techniques telles que l'hémagglutination, les puces à sucre et la microcalorimétrie de titration. La caractérisation structurale a été effectuée par cristallographie aux rayons X et a permis de définir les déterminants de la protéine et du ligand indispensables à l'interaction et d'aider à la conception et à l'évaluation structurale de mutants. Enfin, des analyses sur cellules et tissus cancéreux ont confirmé leur potentiel en tant qu’outils de marquage, ce qui permet d’envisager leur utilisation pour des applications biomédicales ou biotechnologiques.
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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