Des scientifiques pharmaceutiques de l’Université nationale de Singapour (NUS) ont identifié et caractérisé une enzyme multidomaine unique capable de catalyser deux types distincts de réactions, toutes deux essentielles à la fabrication de molécules médicamenteuses.
Les produits naturels produits par des organismes vivants tels que les plantes, les animaux et les micro-organismes répondent à divers objectifs de survie et de défense. Cependant, ces composés peuvent être réutilisés comme médicaments. De nombreux médicaments bien connus, dont l’ibuprofène et la pénicilline, sont dérivés de ces produits naturels. Les enzymes biosynthétiques responsables de la production de produits naturels créent des molécules uniques qui sont souvent difficiles à reproduire pour les humains. La découverte de nouvelles enzymes biosynthétiques ouvre la possibilité de développer des molécules médicamenteuses innovantes qui pourraient offrir de nouveaux traitements pour traiter les infections et le cancer potentiellement mortels.
Dirigés par le professeur adjoint Brandon I. Morinaka du Département de pharmacie et des sciences pharmaceutiques de la Faculté des sciences de la NUS, les chercheurs ont identifié des enzymes multidomaines qui catalysent deux réactions – cyclisation et hydroxylation – sur un seul substrat peptidique. Ces enzymes biosynthétiques bactériennes pourraient potentiellement fournir de nouvelles façons de créer des molécules médicamenteuses, car ces deux transformations sont difficiles à réaliser par synthèse chimique. Dans ces systèmes, l’enzyme contient deux domaines distincts : un domaine radical SAM responsable de la catalyse de la cyclisation et un domaine hydroxylase pour catalyser l’hydroxylation. Fait intéressant, alors qu’il était initialement prévu que le domaine hydroxylase soit une protéase en raison de sa similitude structurelle avec les métalloprotéases, les chercheurs ont découvert qu’il appartient à un nouveau type de famille d’oxygénases, appelé αKG-HExxH. Cette recherche a été menée en collaboration avec le professeur Zhang Qi de l’Université de Fudan, en Chine, et le professeur Yvain Nicolet de l’Université de Grenoble Alpes, en France.
Les résultats ont été publiés dans la revue Chimie naturelle.
Le professeur adjoint Morinaka a déclaré : « La combinaison d’une protéine multidomaine pour la modification peptidique et la découverte d’une nouvelle famille d’oxygénases ouvriront de nouvelles voies dans la découverte de produits naturels et en enzymologie.
Nous sommes toujours étonnés par la chimie développée par la nature. Ces réactions sont difficiles, voire impossibles, à concevoir ou à imaginer pour les humains. »
Brandon I. Morinaka, professeur adjoint, Département de pharmacie et des sciences pharmaceutiques, Faculté des sciences de la NUS
À l’avenir, les chercheurs visent à explorer les applications thérapeutiques potentielles des produits enzymatiques, à étudier comment les enzymes catalysent des séquences de réactions aussi complexes et à concevoir les systèmes pour obtenir une gamme encore plus large de nouveaux produits.
Source:
Université nationale de Singapour
Référence du journal :
Morishita, Y., et autres. (2024). Les protéines du domaine radical fusionné SAM et αKG-HExxH contiennent un repli structurel distinct et catalysent la formation de cyclophane et la β-hydroxylation. Chimie naturelle. est ce que je.org/10.1038/s41557-024-01596-9.
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