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Modulation du système endocannabinoïde dans des modèles de douleur inflammatoire et neuropathique

Guindon, Josée January 2006 (has links)
Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.
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D-Aminoacylases and Dipeptidases within the Amidohydrolase Superfamily: Relationship Between Enzyme Structure and Substrate Specificity

Cummings, Jennifer Ann 2010 December 1900 (has links)
Approximately one third of the genes for the completely sequenced bacterial genomes have an unknown, uncertain, or incorrect functional annotation. Approximately 11,000 putative proteins identified from the fully-sequenced microbial genomes are members of the catalytically diverse Amidohydrolase Superfamily. Members of the Amidohydrolase Superfamily separate into 24 Clusters of Orthologous Groups (cogs). Cog3653 includes proteins annotated as N-acyl-D-amino acid deacetylases (DAAs), and proteins within cog2355 are homologues to the human renal dipeptidase. The substrate profiles of three DAAs (Bb3285, Gox1177 and Sco4986) and six microbial dipeptidase (Sco3058, Gox2272, Cc2746, LmoDP, Rsp0802 and Bh2271) were examined with N-acyl-L-, N-acyl-D-, L-Xaa-L-Xaa, L-Xaa-D-Xaa and D-Xaa-L-Xaa substrate libraries. The rates of hydrolysis of the library components were determined by separating the amino acids by HPLC and quantitating the products. Gox1177 and Sco4986 hydrolyzed several N-acyl-D-amino acids, especially those where the amino acid was a hydrophobic residue. Gox1177 hydrolyzed L-Xaa-D-Xaa and N-acetyl-D-amino acids with similar catalytic efficiencies (~10⁴ M⁻¹s⁻¹). The best substrates identified for Gox1177 and Sco4986 were N-acetyl-D-Trp and N-acetyl-D-Phe, respectively. Conversely, Bb3285 hydrolyzed N-acyl-D-Glu substrates (kcat/Km ⁹́⁸ 5 x 10⁶M⁻¹s⁻¹) and, to a lesser extent, L-Xaa-D-Glu dipeptides. The structure of a DAA from A. faecalis did not help explain the substrate specificity of Bb3285. N-methylphosphonate derivatives of D-amino acids were inhibitors of the DAAs examined. The structure of Bb3285 was solved in complex with the N-methylphosphonate derivative of D-Glu or acetate/formate. The specificity of Bb3285 was due to an arginine located on a loop which varied in conformation from the A. faecalis enzyme. In a similar manner, six microbial renal dipeptidase-like proteins were screened with 55 dipeptide libraries. These enzymes hydrolyzed many dipeptides but favored L-D dipeptides. Respectable substrates were identified for proteins Bh2271 (L-Leu-D-Ala, kcat/Km = 7.4 x 10⁴ M⁻¹s⁻¹), Sco3058 (L-Arg-D-Asp, kcat/Km = 7.6 x 10⁵ M⁻¹s⁻¹), Gox2272 (L-Asn-D-Glu, kcat/Km = 4.7 x 10⁵ M⁻¹s⁻¹), Cc2746 (L-Met-D-Leu, kcat/Km = 4.6 x 10⁵ M⁻¹s⁻¹), LmoDP (L-Leu-D-Ala, kcat/Km = 1.1 x 10⁵ M⁻¹s⁻¹), Rsp0802 (L-Met-D-Leu, kcat/Km = 1.1 x 10⁵ M⁻¹s⁻¹). Phosphinate mimics of dipeptides were inhibitors of the dipeptidases. The structures of Sco3058, LmoDP and Rsp0802 were solved in complex with the pseudodipeptide mimics of L-Ala-D-Asp, L-Leu-D-Ala and L-Ala-D-Ala, respectively. The structures were used to assist in the identification of the structural determinants of substrate specificity.
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Rôle et implication du système cannabinoïde dans la modulation périphérique de la douleur inflammatoire et neuropathique

Desroches, Julie 04 1900 (has links)
Les dérivés de l’opium (opioïdes) et du cannabis (cannabinoïdes) présentent de nombreuses propriétés intéressantes. Suite à l’identification de leurs récepteurs respectifs, diverses stratégies pharmacologiques ont tenté d’exploiter leurs propriétés analgésiques. Le clonage des récepteurs cannabinoïdes CB1 et CB2 a favorisé la découverte de composés endogènes pour ces récepteurs, les endocannabinoïdes, dont les deux plus étudiés sont l’anandamide et le 2-arachidonyl glycérol (2-AG). Cette découverte a également mené à l’identification d’enzymes qui catalysent l’inactivation de ces cannabinoïdes endogènes : une amidohydrolase des acides gras ou FAAH ainsi qu’une monoacylglycérol lipase ou MAGL. Le système cannabinoïde endogène est régulé à la hausse dans une variété de processus pathologiques, tels que les douleurs inflammatoire et neuropathique. Cette augmentation est habituellement interprétée comme une réaction physiologique visant à rétablir l’homéostasie et elle a notamment été observée en périphérie. Les endocannabinoïdes semblent donc agir de façon spécifique à des moments clés dans certains tissus ciblés afin de minimiser les conséquences reliées au déclenchement de ces douleurs. Cette observation est très intéressante d’un point de vue thérapeutique puisqu’elle suggère la possibilité de cibler les enzymes de dégradation des endocannabinoïdes dans le but d’augmenter leurs concentrations locales et d’ainsi prolonger leur action neuromodulatrice. En périphérie, l’activation des récepteurs cannabinoïdes induit des effets antinociceptifs bénéfiques tout en minimisant les effets indésirables souvent associés à leur activation centrale. Nous avons orienté nos travaux vers la modulation périphérique de ce système endogène à l’aide d’inhibiteurs des enzymes de dégradation des endocannabinoïdes afin d’évaluer leur potentiel thérapeutique et d’élucider les mécanismes d’action qui sous-tendent leurs effets dans des modèles animaux de douleurs inflammatoire et neuropathique. Nous avons démontré que cette approche permet de soulager les symptômes associés à ces deux types de douleurs, et ce via les récepteurs CB1 et CB2. Les systèmes cannabinoïde et opioïde présentent des similitudes, dont des localisations similaires le long des voies de la douleur, des mécanismes d’action relayés par des récepteurs couplés aux protéines G et des propriétés pharmacologiques communes telles que l’analgésie. Le système opioïde est impliqué dans les effets antinociceptifs induits par les cannabinoïdes. À l’inverse, le rôle joué par le système cannabinoïde dans ceux induits par la morphine demeure incertain. Nous avons démontré que les effets antinociceptifs périphériques et spinaux produits par la morphine sont diminués chez les souris génétiquement modifiées chez lesquelles l’expression des récepteurs CB1 ou CB2 a été éliminée, laissant supposer un rôle pour ces récepteurs dans les effets de la morphine. Nous avons de plus démontré que la diminution de l'analgésie produite par la morphine dans ces souris n'est pas causée par un dysfonctionnement des récepteurs opioïdes mu (MOP) ni par une régulation à la baisse de ces récepteurs. Nos résultats confirment l'existence d'interactions fonctionnelles entre les systèmes cannabinoïde et opioïde au niveau périphérique et spinal. Ces observations sont prometteuses d’un point de vue thérapeutique puisqu’une modulation périphérique ciblée des niveaux d’endocannabinoïdes et d’opioïdes endogènes permettrait de produire des effets analgésiques bénéfiques potentiellement synergiques tout en minimisant les effets indésirables associés à l’activation centrale de ces systèmes. / Opium (opioids) and cannabis (cannabinoids) derivatives present many interesting properties. Following the identification of their respective receptors, various pharmacological strategies have tried to exploit their analgesic properties. The cloning of cannabinoid CB1 and CB2 receptors has promoted the discovery of endogenous agonists of these receptors named endocannabinoids. The two mostly studied endocannabinoids are anandamide and 2-arachidonoyl glycerol (2-AG). This has also led to the identification of enzymes that catalyze the inactivation of these endogenous cannabinoids: a fatty acid amide hydrolase or FAAH and a monoacylglycerol lipase or MAGL. It is known that the endogenous cannabinoid system is upregulated in a variety of pathological processes, such as inflammatory and neuropathic pain. This increase is usually interpreted as a physiological response to restore homeostasis and it was particularly observed in the periphery. Endocannabinoids seem to act specifically at key moments in targeted tissues to minimize the consequences related to the onset of pain. This observation is very interesting from a therapeutic perspective because it suggests the possibility of targeting the endocannabinoid degrading enzymes in order to increase their local concentrations and thus prolong their neuromodulatory action. At the peripheral level, the activation of cannabinoid receptors induces beneficial antinociceptive effects while minimizing side effects often associated with their central activation. We focused our work on the peripheral modulation of this endogenous system using inhibitors of endocannabinoid degrading enzymes to assess their therapeutic potential and to elucidate the mechanisms of action underlying their effects in animal models of inflammatory and neuropathic pain. We have demonstrated that this approach can relieve the symptoms associated with these two types of pain, through the activation of CB1 and CB2 receptors. The opioid and cannabinoid systems have similarities, including comparable locations along the pain pathways, mechanisms of action relayed by G protein-coupled receptors and common pharmacological properties such as analgesia. The opioid system is involved in the antinociceptive effects induced by cannabinoids. In contrast, the participation of the cannabinoid system in those induced by morphine remains uncertain. We have demonstrated that peripheral and spinal antinociceptive effects induced by morphine are reduced in genetically modified mice in which the expression of CB1 and CB2 receptors was eliminated, suggesting a role for these receptors in the effects of morphine. We have further demonstrated that the decrease in morphine-induced analgesia in these mice is not caused by a malfunction of the mu opioid receptors (MOP) or by a down-regulation of these receptors. Our results confirm the existence of functional interactions between cannabinoid and opioid systems at the peripheral and spinal levels. These findings are promising from a therapeutic perspective since a targeted modulation of the levels of endocannabinoids and endogenous opioids would induce potentially synergistic beneficial analgesic effects while minimizing side effects associated with the central activation of these systems.

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