Les galectines, une famille de protéines de liaison au glycanes endogènes, jouent un rôle crucial dans un large éventail de processus physiologiques et pathologiques. La galectine-1 (Gal-1), un membre de type proto de cette famille, est surexprimée dans plusieurs cancers et joue un rôle essentiel dans l'évasion immunitaire tumorale, l'angiogenèse et les métastases. Ainsi, la génération d'inhibiteurs de Gal-1 à haute affinité apparaît comme une approche thérapeutique attrayante pour un large éventail de conditions néoplasiques. Des inhibiteurs de glucides à petites molécules à base de lactose (lac) et de N-acétyllactosamine (LacNAc) ont été testés avec des résultats différents. Dans cette étude, nous avons évalué des composés à base de Lac et de LacNAc avec des modifications chimiques spécifiques à des positions clés en tant que ligands Gal-1 par des tests compétitifs en phase solide (SPA) et une calorimétrie de titration isotherme (ITC). Les deux essais ont montré une excellente corrélation, soulignant que les lactosides portant des groupes aromatiques volumineux au niveau des groupes carbonés et sulfates anomériques à la position O3′ présentaient les affinités de liaison les plus élevées. Pour disséquer les déterminants atomiques de l'affinité préférentielle des différents ligands Gal-1 testés, des simulations d'amarrage moléculaire ont été menées et une méthode basée sur la structure PRODIGY-LIG a été utilisée pour prédire l'affinité de liaison dans les complexes protéine-ligand. Notamment, les énergies libres de liaison calculées dérivées de l'accostage moléculaire étaient conformes aux valeurs expérimentales déterminées par SPA et ITC, montrant une excellente corrélation entre les approches théoriques et expérimentales. De plus, cette analyse a montré que les groupes 3′-O-sulfate interagissent avec les résidus du sous-site B de Gal-1, principalement avec Asn33, tandis que les groupes ester du groupe anomérique aromatique interagissent avec Gly69 et Thr70 au sous-site E de Gal-1, s'étendant plus profondément dans la poche, ce qui pourrait expliquer l'affinité de liaison accrue. Cette étude contribue à la conception rationnelle d'inhibiteurs de Gal-1 hautement optimisés à étudier plus avant dans des modèles de cancer et d'autres conditions pathologiques.

Las galectinas, una familia de proteínas endógenas de unión a glucanos, desempeñan un papel crucial en una amplia gama de procesos fisiológicos y patológicos. La galectina-1 (Gal-1), un miembro prototipo de esta familia, se sobreexpresa en varios cánceres y desempeña funciones críticas en el escape inmunitario tumoral, la angiogénesis y la metástasis. Por lo tanto, la generación de inhibidores de Gal-1 de alta afinidad surge como un enfoque terapéutico atractivo para una amplia gama de afecciones neoplásicas. Se han probado inhibidores de carbohidratos de molécula pequeña basados en estructuras de lactosa (Lac) y N-acetil-lactosamina (LacNAc) que muestran diferentes resultados. En este estudio, evaluamos los compuestos basados en Lac y LacNAc con modificaciones químicas específicas en posiciones clave como ligandos de Gal-1 mediante ensayos competitivos en fase sólida (SPA) y calorimetría de titulación isotérmica (ITC). Ambos ensayos mostraron una excelente correlación, destacando que los lactosidos que portan grupos aromáticos voluminosos en los grupos anoméricos de carbono y sulfato en la posición O3'exhibieron las mayores afinidades de unión. Para diseccionar los determinantes atomísticos para la afinidad preferencial de los diferentes ligandos de Gal-1 probados, se realizaron simulaciones de acoplamiento molecular y se empleó el método basado en la estructura PRODIGY-LIG para predecir la afinidad de unión en los complejos de proteína-ligando. En particular, las energías libres de unión calculadas derivadas del acoplamiento molecular estuvieron de acuerdo con los valores experimentales determinados por SPA e ITC, mostrando una excelente correlación entre los enfoques teóricos y experimentales. Además, este análisis mostró que los grupos 3′-O-sulfato interactúan con residuos del subsitio Gal-1 B, principalmente con Asn33, mientras que los grupos éster del grupo anomérico aromático interactúan con Gly69 y Thr70 en el subsitio Gal-1 E, extendiéndose más profundamente en el bolsillo, lo que podría explicar la afinidad de unión mejorada. Este estudio contribuye al diseño racional de inhibidores de Gal-1 altamente optimizados para ser estudiados en modelos de cáncer y otras afecciones patológicas.

Galectins, a family of endogenous glycan-binding proteins, play crucial roles in a broad range of physiological and pathological processes. Galectin-1 (Gal-1), a proto-type member of this family, is overexpressed in several cancers and plays critical roles in tumor-immune escape, angiogenesis and metastasis. Thus, generation of high-affinity Gal-1 inhibitors emerges as an attractive therapeutic approach for a wide range of neoplastic conditions. Small-molecule carbohydrate inhibitors based on lactose (Lac) and N-acetyllactosamine (LacNAc) structures have been tested showing different results. In this study, we evaluated Lac- and LacNAc-based compounds with specific chemical modifications at key positions as Gal-1 ligands by competitive solid-phase assays (SPA) and isothermal titration calorimetry (ITC). Both assays showed excellent correlation, highlighting that lactosides bearing bulky aromatic groups at the anomeric carbon and sulfate groups at the O3′ position exhibited the highest binding affinities. To dissect the atomistic determinants for preferential affinity of the different tested Gal-1 ligands, molecular docking simulations were conducted and PRODIGY-LIG structure-based method was employed to predict binding affinity in protein–ligand complexes. Notably, calculated binding free energies derived from the molecular docking were in accordance with experimental values determined by SPA and ITC, showing excellent correlation between theoretical and experimental approaches. Moreover, this analysis showed that 3′-O-sulfate groups interact with residues of the Gal-1 subsite B, mainly with Asn33, while the ester groups of the aromatic anomeric group interact with Gly69 and Thr70 at Gal-1 subsite E, extending deeper into the pocket, which could account for the enhanced binding affinity. This study contributes to the rational design of highly optimized Gal-1 inhibitors to be further studied in cancer models and other pathologic conditions.

تلعب الجاليكتين، وهي عائلة من البروتينات الذاتية المرتبطة بالجليكان، أدوارًا حاسمة في مجموعة واسعة من العمليات الفسيولوجية والمرضية. يتم التعبير عن Galectin -1 (Gal -1)، وهو عضو من النوع الأولي في هذه العائلة، بشكل مفرط في العديد من السرطانات ويلعب أدوارًا حاسمة في الهروب من الورم المناعي وتولد الأوعية الدموية والانبثاث. وبالتالي، يظهر توليد مثبطات GAL -1 عالية التقارب كنهج علاجي جذاب لمجموعة واسعة من حالات الأورام. تم اختبار مثبطات الكربوهيدرات ذات الجزيئات الصغيرة القائمة على هياكل اللاكتوز (Lac) و N - acetyllactosamine (LacNAc) والتي أظهرت نتائج مختلفة. في هذه الدراسة، قمنا بتقييم المركبات القائمة على Lac - و LacNAc مع تعديلات كيميائية محددة في المواضع الرئيسية كروابط Gal -1 من خلال فحوصات المرحلة الصلبة التنافسية (SPA) وقياس السعرات الحرارية للمعايرة المتساوية (ITC). أظهر كلا الاختبارين ارتباطًا ممتازًا، مما يسلط الضوء على أن اللاكتوزيدات التي تحمل مجموعات عطرية ضخمة في مجموعات الكربون والكبريتات المتصاعدة في موضع O3 أظهرت أعلى صلات الارتباط. لتشريح المحددات الذرية للتقارب التفضيلي للرباطات GAL -1 المختلفة التي تم اختبارها، تم إجراء عمليات محاكاة لرسو السفن الجزيئية وتم استخدام الطريقة القائمة على بنية PRODIGY - LIG للتنبؤ بالتقارب الملزم في معقدات البروتين- الترابط. والجدير بالذكر أن الطاقات الحرة المحسوبة للربط المستمدة من الالتحام الجزيئي كانت متوافقة مع القيم التجريبية التي حددها SPA و ITC، مما يدل على وجود علاقة ممتازة بين المناهج النظرية والتجريبية. علاوة على ذلك، أظهر هذا التحليل أن مجموعات 3′- O - sulfate تتفاعل مع بقايا الموقع الفرعي Gal -1 B، بشكل أساسي مع ASn33، بينما تتفاعل مجموعات الإستر من المجموعة المتصاعدة العطرية مع Gly69 و Thr70 في الموقع الفرعي Gal -1 E، وتمتد بشكل أعمق في الجيب، مما قد يفسر تقارب الارتباط المعزز. تساهم هذه الدراسة في التصميم العقلاني لمثبطات GAL -1 المحسنة للغاية لمزيد من الدراسة في نماذج السرطان والحالات المرضية الأخرى.