Pleins feux sur l'opération dynamique des enzymes
Notre monde est unique du fait que des organismes vivants peuvent être soumis à des réactions chimiques complexes de façon rapide et précise, et être séquençés ensemble. Mais comment les protéines essentielles à la vie peuvent-elles accélérer ces réactions aussi efficacement? Des chercheurs de France offrent un nouvel aperçu sur le fonctionnement des enzymes. L'étude est présentée dans la revue PLOS Biology. Des scientifiques de l'Institut des sciences du végétal (IVS) au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) en France, en coopération avec des collègues du Laboratoire de chimie et biochimie pharmacologiques et toxicologiques (LCBPT), de l'Institut de biochimie et biophysique moléculaire et cellulaire (IBBMC) et du Laboratoire de cristallographie et RMN Biologique, se sont penchés sur la liaison d'un composant avec des propriétés thérapeutiques à cette cible biologique. Selon les experts, les macromolécules spécifiques catalysent les réactions biochimiques et peuvent être réutilisées un nombre incalculable de fois. Toutefois la question qui se pose est si ces protéines peuvent accélérer les réactions. Les chercheurs savent que l'enzyme doit d'abord reconnaître le substrat, qui par la suite, entre en contact avec certains groupes chimiques qui lui sont propres pour être ensuite transformé. Le substrat est ensuite favorisé par l'environnement chimique constitué, et est associé aux déformations de groupements moléculaires physiquement rapprochés dans l'espace, selon les chercheurs. Ainsi, l'ensemble macromoléculaire atteint un état éphémère qui est hautement réactionnel. Les experts définissent cela comme un «état de transition». Il en résulte que la réaction biochimique est accélérée par un facteur de nombreuses centaines de milliards de fois. La recherche des années 1950 a levé le voile sur le modèle d'«ajustement induit» où le substrat était impliqué dans le changement de la forme de l'enzyme. Ici, le petit composant interagit à l'origine avec l'enzyme, et cette interaction déclenche le changement conformationnel de la macromolécule, qui à son tour permet la transformation du substrat. Dans cette dernière étude, les chercheurs ont utilisé un enzyme cible thérapeutique, alors qu'ils recherchaient un petit composé imitant le substrat capable de se lier de manière très forte à l'enzyme, et bloquer son activité et d'exhiber ses vertus antibiotiques, anticancéreuses et herbicides. L'équipe déclare qu'une étape d'«ajustement induit» est nécessaire pour garantir la liaison efficace du composé à l'enzyme cible. En bref, ce composé minuscule, une fois lié à l'enzyme, induit sa modification de conformation. Grâce à la résolution de la structure fine de cette enzyme de la plante Arabidopsis thaliana, les chercheurs ont illustré avec succès les interactions et conformations de chaque enzyme et substrat, à chaque étape de la réaction. Une liaison d'hydrogène est formée, stabilisant ainsi le complexe enzyme-substrat dans l'état de transition. Cela permet une réaction enzymatique d'hydrolyse plus efficace. Grâce à leurs résultats, les chercheurs affirment que ce modèle peut être utilisé sous toutes les formes de l'enzyme, notamment celles que l'on rencontre dans les bactéries, la cible des antibiotiques. Les données démontrent également le mécanisme par lequel une molécule thérapeutique peut se lier à sa cible de manière telle qu'elle n'arrive plus à s'en «décoller», ce qui permet de prolonger l'effet du médicament au-delà du traitement, affirment-ils. Les résultats de cette étude peuvent contribuer aux efforts des chercheurs pour le développement ou l'amélioration des propriétés pharmacologiques des médicaments candidats.Pour de plus amples informations, consulter: Revue PLOS Biology: http://www.plosbiology.org/home.action Institut des Sciences du Végétal (IVS): http://www.isv.cnrs-gif.fr/
Pays
France