52
iPPIDB: A userfriendly web application to query a database of proteinprotein interactions inhibitors Céline Labbé Inserm UMRS 973 – MTi CDithem pla=orm Paris ChemAxon's 10th European User Group MeeHng May 20th21st 2014

EUGM 2014 - Céline Labbé (Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)): iPPI-DB: A User-Friendly Web Application to Query a Database of Protein-Protein Interactions

Embed Size (px)

Citation preview

iPPI-­DB:  A  user-­friendly  web  application  to  query  a  database  of  protein-­protein  

interactions  inhibitors  Céline  Labbé  

Inserm  UMR-­‐S  973  –  MTi  CDithem  pla=orm  

Paris  

ChemAxon's  10th  European  User  Group  MeeHng  May  20th-­‐21st  2014  

30  people  

Sorbonne  Paris  Cité  campus:  4  universi9es  +  4  Ins9tutes  in  Paris  120,000  students  12,000  scien9sts  in  Life  and  Health  Sciences  23  hospitals  and  12,000  hospital  beds  

RPBS-­‐MTI  958  64-­‐Bits  CPU  core-­‐linux  

computer  cluster  2x15  To  data  storage  facility  

MTi  research  unit  &  CDithem  platform  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  2/24  

MTi  at  University  Paris  Diderot    

www.mH.univ-­‐paris-­‐diderot.fr  

www.CDithem.com  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  3/24  

Ø   High  number  of  protein-­‐protein  interacHon  (PPI)  

Ø   Involvement  in  various  diseases  (eg  cancer)  

Ø   Importance  of  finding  modulators  of  PPI  for  therapeuHc  intervenHon    

Why  studying  the  PPI  ?  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  3/24  

Ø   High  number  of  protein-­‐protein  interacHon  (PPI)  

Ø   Involvement  in  various  diseases  (eg  cancer)  

Ø   Importance  of  finding  modulators  of  PPI  for  therapeuHc  intervenHon    Ø   Usually  use  of  High  Throughput  Screening  (HTS)  

Ø   Inadequacy  of  commercial  chemical  libraries  

Ø   MisconcepHon  of  the  PPI  chemical  space  

Why  studying  the  PPI  ?  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  3/24  

Ø   High  number  of  protein-­‐protein  interacHon  (PPI)  

Ø   Involvement  in  various  diseases  (eg  cancer)  

Ø   Importance  of  finding  modulators  of  PPI  for  therapeuHc  intervenHon    

Ø   Strategy:  learning  from  successful  examples  

•   data  collecHons  on  PPI  and  inhibitors  of  PPI  (iPPI)  

•   characterizaHon  of  the  PPI  chemical  space  

•   creaHon  of  PPI  focused  chemical  libraries  

Ø   Usually  use  of  High  Throughput  Screening  (HTS)  

Ø   Inadequacy  of  commercial  chemical  libraries  

Ø   MisconcepHon  of  the  PPI  chemical  space  

Why  studying  the  PPI  ?  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  4/24  

Existing  databases  

Targets  Manual  data  curaHon   Contents  

All  types  

Chemical  structures  

•   Chemical  structure  •   Physicochemical  characterisHcs    •   Pharmacological  data  

No  of  PPI  target  

-     

-     

ü     

ü     

X-­‐Ray  only  

No  of  compounds  

1,300,000  

71  

7,000  

1,650  

44  

50  

31  

NA  

•   Chemical  structure  •   Pharmacological  data  

•   Cocrystallized  structure  

•   Chemical  structure  •   Physicochemical  characterisHcs    •   Pharmacological  data  

PPI  only  

PPI  only  

PPI  only  

ü     

ü     

ü     

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  5/24  

iPPI-­‐DB:  what  type  of  informations  ?  Compound   Biblio  

PPI  /  Proteins  Test  AcHvity  

Ø   Molecular  descriptors  

Ø   Compounds  names  

Ø   External  references  

-­‐>  AlogP,  Molecular  Weight,  Fsp3…  

-­‐>  IUPAC,  brand  name  

Ø   Type  of  test  

Ø Test  name  

Ø   Type  of  acHvity  

Ø   AcHvity  value  

-­‐>  IC50,  EC50,  Kd,  Ki  

Ø   Pubmed  ID  or  Wipo  ID    

 -­‐>  arHcle,  patent  

Ø   Title  

Ø   Journal  

Ø   Year  of  publicaHon  

Ø   Pair  of  protein  names  

Ø   Uniprot  number  

-­‐>  ELISA,  fluorescence  polarizaHon…  

-­‐>  Biochemical  or  cellular  test  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  6/24  

Ø   Source  •   Liierature  (PubMed),    world  patents  •   Manually  curated  by  a  medicinal  chemist    

Ø   Criteria  •   AcHvity  :  IC50,  Ki,  Kd,  EC50            <    30  μM  •   Absence  of  reacHve  or  promiscuous-­‐associated  chemical  funcHons  •   Rule  out  pepHdes  (Absence  of  3  conHnuous  pepHde  bonds)  •   Rule  out  macrocycles  •   Degree  of  validaHon  of  the  target  •   Clarity  of  the  experimental  data  on  binding  

Ø   Stats  

iPPI-­‐DB:  criteria  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  7/24  

iPPI-­‐DB:  some  numbers  

695  

527  

277  

349  

122  

73  

303  

40  

24  

11  

8  

5  

1  

460  

326  

277  

268  

119  

73  

46  

40  

17  

10  

8  

5  

1  

0   200   400   600   800  

MDM2-­‐like/p53  

BCL2-­‐like/BAX  

LFA/ICAM  

XIAP/Smac  

CD4/gp120  

CD80/CD28  

Bromodomain/histone  

Beta-­‐catenin/TCF-­‐4  

IL2/IL2R  

E2/E1  

Myc/max  

LEDGF/IN  

ZipA/osZ  

Number  of  compounds  and  binding  data  per  PPI  target  

No.  of  unique  compounds  

No.  of  binding  data  

0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  

Number  of  iPPI  in  clinical  trials  per  PPI  target  (from  MDDR  data)  

Phase  II  Phase  I  Preclinic  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  8/24  

iPPI-­‐DB:  some  numbers  

2  

40  

245  

3   7   1   1  24  

95  

15   18  3  

31  14  

4  

74  

0  

50  

100  

150  

200  

250  

300  

Cellular  Tests  

pXC50  ≥  8  7  >  pXC50  ≥  6  8  >  pXC50  ≥  7  6  >  pXC50    

pXC50  =  -­‐  log(XC50x10-­‐6)  

iPPI-­‐DB:  the  web  application  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  9/24  

Ø   Provide  the  PPI  community  with  a  user-­‐friendly  online  interface  

Ø   Facilitate  the  access  to  the  right  informaHon  

•   user  defined  criteria  

•   cross  referencing  the  annotated  data  

Ø   Help  to  prioriHze  the  selecHon  of  privileged  chemotypes  and  physicochemical  properHes  

Ø   Can  be  accessed  by  anyone  at  www.ippidb.cdithem.fr  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  10/24  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  10/24  

Ø   Only  the  selecHon  of  a  PPI  target  is  mandatory  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  10/24  

Ø   Only  the  selecHon  of  a  PPI  target  is  mandatory  

Ø   Only  the  test  and  acHvity  type  available  for  the  selected  PPI  target  are  proposed  in  the  drop-­‐down  menus  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  10/24  

Ø   Only  the  selecHon  of  a  PPI  target  is  mandatory  

Ø   Only  the  test  and  acHvity  type  available  for  the  selected  PPI  target  are  proposed  in  the  drop-­‐down  menus  

Ø   pXC50  :  eg    

•   pIC50  =  -­‐  log(IC50x10-­‐6)  

•   pKd  =  -­‐  log(Kdx10-­‐6)  or  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  10/24  

Ø   Only  the  selecHon  of  a  PPI  target  is  mandatory  

Ø   Only  the  test  and  acHvity  type  available  for  the  selected  PPI  target  are  proposed  in  the  drop-­‐down  menus  

Ø   pXC50  :  eg    

•   pIC50  =  -­‐  log(IC50x10-­‐6)  

•   pKd  =  -­‐  log(Kdx10-­‐6)  or  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  10/24  

Ø   Only  the  selecHon  of  a  PPI  target  is  mandatory  

Ø   Only  the  test  and  acHvity  type  available  for  the  selected  PPI  target  are  proposed  in  the  drop-­‐down  menus  

Ø   pXC50  :  eg    

•   pIC50  =  -­‐  log(IC50x10-­‐6)  

•   pKd  =  -­‐  log(Kdx10-­‐6)  

Ø   Fsp3  =      

or  

No  of  Carbon  sp3    

No  Total  of  Carbon    

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  11/24  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Results  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  11/24  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Results  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  11/24  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Results  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  11/24  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Results  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  11/24  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Results  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  11/24  

Search  by  pharmacological  criteria  -­‐  Results  

The  compound  ID  Card  -­‐  Summary  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  12/24  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  12/24  

The  compound  ID  Card  -­‐  Summary  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  12/24  

The  compound  ID  Card  -­‐  Summary  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  12/24  

The  compound  ID  Card  -­‐  Summary  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  12/24  

The  compound  ID  Card  -­‐  Summary  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  13/24  

Ø   3  /  75  filter  :  rule  for  in  vivo  toxicity  from  Pfizer  

The  compound  ID  Card  -­‐  Physicochemistry  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  13/24  

Ø   3  /  75  filter  :  rule  for  in  vivo  toxicity  from  Pfizer  

all  iPPI  descriptors'  values  should  be  ideally  within  the  blue  area  

The  compound  ID  Card  -­‐  Physicochemistry  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  13/24  

Ø   3  /  75  filter  :  rule  for  in  vivo  toxicity  from  Pfizer  

all  iPPI  descriptors'  values  should  be  ideally  within  the  blue  area  

PCA  :  Principal  Component  Analysis  

The  compound  ID  Card  -­‐  Physicochemistry  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  14/24  

LE  :  Ligand  Efficiency  

1.37  ×  pXC50  

No  Heavy  Atoms  LE  =    

LLE  :  Lipophilic  Efficiency  

LLE  =  pXC50  −  AlogP    

The  compound  ID  Card  -­‐  Pharmacology  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  15/24  

Ø   Annotated  from  MDDR  data  (march  2012)  

Ø   FCFP:  FuncHonal-­‐Class  Fingerprints  

Ø   Similarity  :  Tanimoto  index  between  two  fingerprints    

really  dissimilar  molecules  0

1  

same  molecules  

The  compound  ID  Card  –  Drug  similarity  

More  information  ?  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  16/24  

PMID:  23688585  

Search  for  drug  candidates  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  17/24  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  17/24  

Search  for  drug  candidates  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  18/24  

Search  for  drug  candidates  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  18/24  

Search  for  drug  candidates  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  19/24  

Search  for  drug  candidates  -­‐  Results  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  19/24  

Search  for  drug  candidates  -­‐  Results  

Towards  the  next  version  of  the  web  app  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  20/24  

Log  in  

Get  your  results  !  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  20/24  

Log  in  

Get  your  results  !  

Towards  the  next  version  of  the  web  app  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  20/24  

Log  in  

Get  your  results  !  

Towards  the  next  version  of  the  web  app  

Search  by  chemical  similarity  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  21/24  

Ø   Copy  /  paste  a  SMILES  

 Import  a  file  

 Sketch  your  molecule  or  

or  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  21/24  

Ø   Copy  /  paste  a  SMILES  

 Import  a  file  

 Sketch  your  molecule  

Ø   Example  from  :  

or  

or  

Nutlin-­‐1  (acHvity  on  MDM2)  

Search  by  chemical  similarity  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  21/24  

Ø   Copy  /  paste  a  SMILES  

 Import  a  file  

 Sketch  your  molecule  

Ø   Example  from  :  

or  

or  

Nutlin-­‐1  (acHvity  on  MDM2)  

Search  by  chemical  similarity  -­‐  Query  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  22/24  

Search  by  chemical  similarity  -­‐  Results  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  22/24  

Search  by  chemical  similarity  -­‐  Results  

Conclusions  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  23/24  

Ø   a  database  

ü   manually  curated  by  experts  

ü   containing  :  

-   chemical  structures  

-   physicochemical  properHes  

-   pharmacological  data  

iPPI-­‐DB  

Conclusions  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  23/24  

Ø   a  database  

ü   manually  curated  by  experts  

ü   containing  :  

-   chemical  structures  

-   physicochemical  properHes  

-   pharmacological  data  

Ø   a  user-­‐friendly  web  applicaHon  

ü   search  by  pharmacological  criteria  

ü   search  by  chemical  similarity  

ü   cross-­‐referencing  the  annotated  data  

ü   intuiHve  visualizing  tools  

iPPI-­‐DB  

Conclusions  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  23/24  

Ø   a  database  

ü   manually  curated  by  experts  

ü   containing  :  

-   chemical  structures  

-   physicochemical  properHes  

-   pharmacological  data  

Ø   a  user-­‐friendly  web  applicaHon  

ü   search  by  pharmacological  criteria  

ü   search  by  chemical  similarity  

ü   cross  referencing  the  annotated  data  

ü   intuiHve  visualizing  tools  

iPPI-­‐DB  

Assist  chemists,  biologists  and  clinicians  to  design  more  raHonaly  the  next  generaHon  of  PPI  modulators  

Acknowledgement  

Céline  Labbé  –  EUGM  Chemaxon  –  Budapest  2014  –  24/24  

Ø   Mélaine  Kuenemann  (PhD  Student)  

Ø   David  Lagorce  (Engineer)  

Ø   Maria  Miteva  (Team  Leader)  

Ø   Olivier  Sperandio  (Senior  Researcher)  

Ø   Bruno  Villoutreix  (Unit  director)  

Ø   Judith  Elkaim  (former  member)  

Ø   Guillaume  Laconde  (former  member)  

Ø   Pauline  Raballand  (former  member)  

Ø   Benoît  Déprez  (Experimentalist)  

Ø   Jean-­‐Luc  Poyet  (Experimentalist)