Acyle puissant

Nature Communications volume 14, Numéro d'article : 1455 (2023) Citer cet article

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Identifier comment les petites molécules agissent pour tuer les parasites du paludisme peut conduire à de nouvelles cibles « chimiquement validées ». En mettant sous pression les parasites au stade sanguin asexué de Plasmodium falciparum avec trois nouveaux composés antipaludiques structurellement indépendants (MMV665924, MMV019719 et MMV897615), et en effectuant une analyse de la séquence du génome entier sur des lignées de parasites résistants, nous identifions de multiples mutations dans l'acyl-CoA synthétase de P. falciparum ( ACS) gènes PfACS10 (PF3D7_0525100, M300I, A268D/V, F427L) et PfACS11 (PF3D7_1238800, F387V, D648Y et E668K). Le remplacement allélique et le profilage thermique du protéome valident PfACS10 en tant que cible de ces composés. Nous démontrons que cette protéine est essentielle à la croissance du parasite par inhibition conditionnelle et observons une sensibilité accrue au composé en cas d'expression réduite. L'inhibition de PfACS10 entraîne une réduction des triacylglycérols et une accumulation de ses précurseurs lipidiques, fournissant ainsi des informations clés sur sa fonction. L'analyse du gène PfACS11 et de ses mutations indique un rôle dans la médiation de la résistance via une diminution de la stabilité des protéines.

Malgré des progrès remarquables vers l'élimination du paludisme, le Rapport mondial sur le paludisme 2022 estime à 247 millions de nouveaux cas et à 619 000 décès imputables au paludisme en 20211. Un nombre limité de classes de médicaments antipaludiques sont utilisées pour traiter la maladie, et un certain degré de résistance à presque tous les agents thérapeutiques est utilisé. s'est produite dans au moins certaines populations de parasites Plasmodium falciparum dans les zones endémiques. L’identification de nouveaux antipaludiques ciblant de nouvelles voies est essentielle pour accroître le répertoire de médicaments disponibles.

Au cours de la dernière décennie, plus de 5 millions de composés ont été testés contre P. falciparum lors d'analyses phénotypiques et plus de 25 000 résultats avec une activité faible ou submicromolaire ont été identifiés2,3,4,5,6,7. L'identification de cibles chimiquement validées de ces composés à succès peut catalyser l'utilisation d'approches puissantes telles que la découverte de médicaments guidée par la structure, le criblage de fragments ou les bibliothèques codées par ADN pour accélérer la découverte et le développement de médicaments contre le paludisme. Le consortium Malaria Drug Accelerator (MalDA) cherche à identifier de nouvelles cibles médicamenteuses chez P. falciparum via une approche chimiogénomique8, en se concentrant sur les petites molécules identifiées comme étant des succès lors du criblage phénotypique de cellules entières. Une stratégie majeure de ce consortium consiste à appliquer l'évolution in vitro des parasites résistants et le séquençage de nouvelle génération à haut débit, qui a identifié plusieurs nouvelles cibles et mécanismes de résistance9,10,11,12.

Ici, nous exploitons des rapports antérieurs sur des expériences d'évolution de la résistance in vitro avec trois échafaudages chimiques distincts (MMV665924, MMV019719 et MMV897615) pour obtenir de nouvelles informations sur les cibles médicamenteuses candidates PfACS10 et PfACS11, membres conservés de l'acyl-CoA synthétase de P. falciparum (PfACS). famille d'enzymes8,12,13. Les enzymes PfACS ressemblent le plus aux synthétases d'acides gras à longue chaîne (ACSL), qui activent les acides gras libres (AF) d'une chaîne acyle préférée de 12 à 20 en les couplant à la coenzyme A dans un processus en deux étapes dépendant de l'ATP. , résultant en acyl-CoA14. Les ACSL eucaryotes montrent des préférences pour des longueurs de substrat FA spécifiques et des degrés de saturation 15,16,17,18. Les parasites récupèrent les AF de l'hôte et l'activation des AF par les PfACS leur permet d'être incorporés dans diverses espèces lipidiques essentielles à la croissance du parasite. Cela inclut l’accumulation de lipides neutres (triacylglycérols et diacylglycérols) dans les gouttelettes lipidiques21,22.

En utilisant le remplacement allélique et le profilage du protéome thermique, nous fournissons ici la preuve que PfACS10 est une protéine essentielle et la cible de MMV665924, MMV019719 et MMV897615. L'inhibition de PfACS10 entraîne une réduction des triacylglycérols et une accumulation de ses précurseurs lipidiques. D'autre part, alors que le remplacement allélique des mutations dans PfACS11 phénocopie les lignées sélectionnées, nos données d'inactivation conditionnelle démontrent que PfACS11 n'est pas essentiel à la croissance asexuée du parasite, ce qui implique que PfACS11 pourrait médier la résistance plutôt que d'être une cible directe.