Les toxines tétaniques et botuliniques sont des métallopeptidases à zinc : mécanismes moléculaires et inhibition de leur neurotoxicité

Tetanus and botulinum toxins are zinc metalloproteases: molecular mechanisms and inhibition of neurotoxicity

Pharmacochimie Moléculaire et Structurale (INSERM et CNRS)

Résumé

L’extrème toxicité des toxines tétaniques (TeNT) et botuliques (BoNT) est réliée à leur activité de métallopeptidases à zinc capables de cliver des protéines cellulaires impliquées dans l’exocytose des neurotransmetteurs. Il n’existe à ce jour aucune thérapie sélective contre le tétanos ou le botulisme, de même que contre une éventuelle dissémination de ces toxines. Nous avons établi les séquences minimales des substrats de TeNT et BoNT et mis au point un dosage fluorescent très sensible et automatisable. La synthèse en phase solide de la synaptobrévine (93 acides aminés) et de ses fragments a permis de démontrer que les toxines clostridiales possèdent un mécanisme enzymatique de type allostérique, premier exemple dans le cas des métallopeptidases. A partir de ces résultats, une stratégie de développement d’inhibiteurs de l'activité enzymatique de TeNT et BoNT a été développée, passant par la chimie combinatoire et aboutissant aux premiers inhibiteurs puissants de ces toxines.

Abstract

The very high toxicity of tetanus neurotoxin (TeNT) and botulinum neurotoxin (BoNT) are related to their nature of zinc metallopeptidases able to selectively cleave small proteins involved in neurotransmitters exocytosis. At this time, there is no efficient and selective therapy towards tetanos and tobu- lism as well as protection against a possible spreading of the toxins. We have therefore investigated the minimum sequences of TeNT and BoNT substrates allowing an efficient and simple fluorescent dosage of the enzymatic activity to be developped. Using synap- tobrevin (93 amino acids) as substrate of TeNT and several fragments synthesised by solid phase method, we have shown that the clostridial neurotoxins behave as allosteric-type enzymes. This is the first example in zinc metallopeptidases. Based on these results a strategy, including the use of combinatorial chemistry, was carried out issuing in the design of the first potent inhibitors of TeNT and BoNT.