Identification of allosteric inhibitors against caspase-6 activity in Alzheimer's disease

Knock-in transgenic mouse models and human post-mortem studies have demonstrated Caspase-6 (Casp6) activity to be involved in both age-dependent cognitive impairment and Alzheimer disease, suggesting Casp6 as a potential therapeutic target. Although Casp6 inhibitors have been identified, many of them are non-selective. Here, we show that by using a novel human genetic approach, we identified a non-conserved allosteric pocket that bears favorable tertiary architecture for accommodating small molecules. An in silico screen of 77,000 diverse molecules against this pocket identified fifty-four potential Casp6 inhibitors. This thesis will focus on the fifteen hits identified from the Sigma-Aldrich commercial library. In vitro screening of these compounds identified compound 10 and its analogues as the most potent and selective Casp6 inhibitors. In addition, kinetic analyses show that these compounds inhibit Casp6 through a non-competitive mode of inhibition. Furthermore, these compounds are non-toxic and reduce Casp6 activity in HCT116 cells, whereas they induce cytotoxicity in HEK293T cells. Finally, extensive compound 10 analogue screens have identified compound 10P as our hit compound that could potentially be used as a starting point for medicinal chemistry for the optimization of a more potent, selective and non-toxic allosteric inhibitor. Together, not only do these findings identify a novel class of Casp6 inhibitors, but also validate a novel approach for the discovery of allosteric sites for other drug targets.Des études réalisées à partir de modèles murins transgéniques et de tissus humains post-mortem ont montré que l'activité de la caspase-6 est impliquée dans les troubles cognitifs liés à l'âge et la maladie d'Alzheimer, suggérant que la caspase-6 pourrait être une cible thérapeutique potentielle pour ces pathologies. Bien que plusieurs inhibiteurs de caspase-6 aient été identifiés, la plupart d'entre eux ne sont pas sélectifs. Dans cette étude, en utilisant une nouvelle approche génétique, nous avons identifié une poche allostérique non conservée pouvant lier des petites molécules. Un criblage in silico de 77 000 molécules contre cette poche allostérique a permis d'identifier 54 inhibiteurs potentiels de caspase-6. Ce travail de thèse se concentre sur 15 de ces composés, appartenant à banque de composés Sigma-Aldrich. Des analyses in vitro ont identifié le composé 10 et ses analogues comme étant les inhibiteurs de caspase-6 les plus puissants et sélectifs. Des analyses cinétiques ont montré que ces composés inhibent la caspase-6 de manière non-compétitive. De plus, ces composés sont non toxiques et diminuent l'activité de la caspase-6 dans les cellules HCT116, mais sont cytotoxiques dans les cellules HEK293T. Enfin, nos études ont révélé que le composé 10P serait la molécule qui pourrait potentiellement servir de base pour l'optimisation de composés allostériques plus puissants, sélectifs et non toxiques. En conclusion, en plus d'avoir identifié de nouveaux inhibiteurs de caspase-6, nous avons validé une nouvelle approche pour la découverte d'inhibiteurs allostériques