L'évolution dirigée pour un meilleur ciblage des médicaments
Des récepteurs de classe B couplés à des protéines G (GPCR) sont des récepteurs de fixation d'hormone peptidique impliqués dans plusieurs maladies humaines qui en font des cibles potentielles importantes pour la pharmacothérapie. Une compréhension détaillée de leur structure moléculaire, réalisable par cristallographie par rayons X ou spectroscopie par résonance magnétique nucléaire, requiert de grandes quantités de protéines. Comme les GPCR présentent de faibles expressions endogènes et sont très instables en solution, il est nécessaire de trouver de meilleures conditions d'expression pour ces protéines. Le projet GPCR EVOLUTION (Directed evolution of class B G-protein coupled receptors), financé par l'UE, visait à optimiser les GPCR de classe B humains pour une meilleure expression et une meilleure thermostabilité. Les scientifiques ont utilisé l'évolution dirigée, une combinaison de mutations introduites de manière aléatoire et la sélection du phénotype souhaité. De grandes bibliothèques de gènes récepteurs aléatoires ont été exprimées dans l'Escherichia coli, avec le GPCR fonctionnel ciblant la membrane cellulaire intérieure. La cytométrie du flux avec des ligands marqués par fluorescence a permis aux scientifiques de trouver les mutants affichant de meilleurs niveaux d'expression des récepteurs et une meilleure fixation des ligands. Les cycles répétitifs de répartition aléatoire et de sélection ont progressivement amélioré le niveau d'expression des protéines et la stabilité. Pendant la durée du projet, un système de sélection générique a été établi pour surmonter les restrictions causées par des propriétés de ligands défavorables. En outre, un nouvel ensemble de vecteurs d'expression a permis le réglage strict de l'expression des protéines au niveau unicellulaire. Ces vecteurs seraient intéressants pour toutes les protéines difficiles à exprimer. GPCR EVOLUTION a réussi à trouver un ensemble de mutations conférant une meilleure expression et thermostabilité aux GPCR de classe B. Les mutants ont été caractérisés pour la fixation des ligands et les propriétés de signalisation. Les meilleures propriétés des mutants GPCR de classe B permettront aux chercheurs de poursuivre leur caractérisation biophysique.
Mots‑clés
Évolution dirigée, ciblage de médicament, expression des protéines, récepteurs couplés de protéine G, thermostabilité
