Luba Tchertanov, Isaure Chauvot de Beauchêne, Sophie Lopez, Paulo De Sepulveda, Eric Solary, Pedro G. Pascutti, Nicolas Panel, Priscila da Silva Figueiredo Celestino Gomes, Laboratoire de Biologie et de Pharmacologie Appliquée (LBPA), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Instituto de Biofísica Carlos Chagas Filho [Rio de Janeiro] (IBCCF / UFRJ), Universidade Federal do Rio de Janeiro (UFRJ), Computational Algorithms for Protein Structures and Interactions (CAPSID), Inria Nancy - Grand Est, Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Department of Complex Systems, Artificial Intelligence & Robotics (LORIA - AIS), Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM), Aix Marseille Université (AMU)-Institut Paoli-Calmettes, Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Fédération nationale des Centres de lutte contre le Cancer (FNCLCC)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hématopoïèse normale et pathologique, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Institut Gustave Roussy (IGR)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Mathématiques et de Leurs Applications (CMLA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Laboratoire Lorrain de Recherche en Informatique et ses Applications (LORIA), and Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)-Institut National de Recherche en Informatique et en Automatique (Inria)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lorraine (UL)
International audience; The receptors tyrosine kinases (RTKs) for the colony stimulating factor-1, CSF-1R, and for the stem cell factor, SCFR or KIT, are important mediators of signal transduction. The abnormal function of these receptors, promoted by gain-of-function mutations, leads to their constitutive activation, associated with cancer or other proliferative diseases. A secondary effect of the mutations is the alteration of receptors' sensitivity to tyrosine kinase inhibitors, compromising effectiveness of these molecules in clinical treatment. In particular, the mutation V560G in KIT increases its sensitivity to Imatinib, while the D816V in KIT, and D802V in CSF-1R, triggers resistance to the drug. We analyzed the Imatinib binding affinity to the native and mutated KIT (mutations V560G, S628N and D816V) and CSF-1R (mutation D802V) by using molecular dynamics simulations and energy calculations of Imatinib•target complexes. Further, we evaluated the sensitivity of the studied KIT receptors to Imatinib by measuring the inhibition of KIT phosphorylation. Our study showed that (i) the binding free energy of Imatinib to the targets is highly correlated with their experimentally measured sensitivity; (ii) the electrostatic interactions are a decisive factor affecting the binding energy; (iii) the most deleterious impact to the Imatinib sensitivity is promoted by D802V (CSF-1R) and D816V (KIT) mutations; (iv) the role of the juxtamembrane region, JMR, in the imatinib binding is accessory. These findings contribute to a better description of the mutation-induced effects alternating the targets sensitivity to Imatinib.