Characterization of the oligometric interface of Lactate Dehydrogenase-B (LDH-B) through crystallographic and molecular dynamics approaches

Candidate

Mégane VAN GYSEL

Promoter

Prof. Johan WOUTERS, UNamur, Department of chemistry, Laboratory of Structural Biological Chemistry (CBS)

Jury

• Prof. Yoann OLIVIER (département de Chimie, UNamur), président
• Prof. Johan WOUTERS (département de Chimie, UNamur), promoteur et secrétaire
• Prof. Catherine MICHAUX (département de Chimie, UNamur)
• Prof. Raphaël FRÉDÉRICK (Louvain Drug Research Institute, UCLouvain)
• Prof. Jérôme DE RUYCK (département de Biologie, Université de Lille)

Summary

Cancer cells acquired specific characteristics, called Hallmarks, such as metabolism dysregulation.  It is in this context that we study Lactate Dehydrogenase, a tetrameric enzyme catalyzing the interconversion of pyruvate to L-lactate.  Lactate, previously considered as a waste product, has been shown to be essential for the anabolic growth and proliferation of cancer cells.  Thus, LDH is a promising target for the development of novel cancer therapies.  Therefore, an emerging strategy aiming to target the oligomerization state of LDH can be considered.

This work was devoted to the structural characterization of the tetrameric interface and hotspots allowing a better understanding of the LDH tetramerization process through crystallographic and molecular dynamics approaches.  Furthermore, the binding mode of small molecules interacting at the tetrameric interface of LDH has been unravelled by crystallography.  The structural data have highlighted two distinct binding sites for these compounds.

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Les cellules cancéreuses sont dotées de caractéristiques spécifiques, appelées Hallmarks.  L’une d’entre elle consiste en la dérégulation du métabolisme cellulaire.  C’est dans ce contexte que nous étudions la Lactate Déshydrogénase, une enzyme tétramérique catalysant la réaction d’interconversion du pyruvate en L-lactate à la fin de la voie glycolytique.  Le lactate, longtemps considéré comme un produit résiduel, a été mis en évidence comme essentiel pour la croissance anabolique, ainsi que la prolifération des cellules cancéreuses.  Ainsi, la LDH constitue une cible prometteuse dans le développement de nouveaux traitements contre le cancer.  Dès lors, une stratégie émergeante visant à cibler l’état d’oligomérisation de la LDH peut être envisagée.

Ce travail a été consacré à la caractérisation structurale de l’interface tétramérique et de hotspots permettant une meilleure compréhension du processus de tétramérisation de la LDH au moyen d’une approche par cristallographie et dynamique moléculaire.  De plus, le mode de liaison de petites molécules interagissant à l’interface tétramérique de la LDH a été étudié par cristallographie.  Les données structurales ont permis de mettre en évidence deux sites distincts de liaison de ces composés.