Le système de détoxication et la réparation de l'ADN - sous le microscope
La réplication et la réparation de l'ADN sont des processus essentiels chez tous les organismes vivants, et le PCNA en est un médiateur clé. Les SULT sont des enzymes qui jouent un rôle important dans le système de détoxication, qui agit en modulant la capacité de sulfatation. Toute perturbation fonctionnelle de ces protéines nuit à la santé et à la longévité. Les scientifiques du projet SULTENG (Protein engineering for the study of detoxification enzymes and hub proteins) ont étudié les rôles de ces protéines, encore mal compris. Ils ont généré et caractérisé des mutants PCNA avec des affinités accrues pour des protéines clés qui font partie du processus de réplication de l'ADN. Ils ont également produit les mutants SULT1A1 et SULT1E1 avec des spécificités accrues. Un développement clé est l'établissement d'un système expérimental pour surveiller la coévolution des interactions PCNA-partenaire chez certaines espèces de champignons. Ce système peut aussi servir à étudier d'autres réseaux biologiques. Les chercheurs ont découvert que d'importantes lésions phénotypiques ont eu lieu in vivo, avec l'augmentation des affinités d'interaction PCNA-protéine pour la progression de la réplication et la réparation de l'ADN. Plus important encore, la délétion du réseau d'interaction PCNA-protéine n'était pas aussi catastrophique qu'un déséquilibre entre les différentes affinités des interactions PCNA-partenaire. Cela présente d'importantes implications dans la conception de médicaments. Les études de coévolution ont révélé que les interactions PCNA-partenaire coévoluent étroitement chez des espèces de champignons et se divisent en deux groupes distincts. Les hybrides de ces groupes étaient fonctionnellement incompatibles, indiquant qu'une telle évolution peut créer des obstacles reproductifs fonctionnels pour le transfert des gènes entre les espèces. Autrement dit, les réseaux d'interaction PCNA-partenaire peuvent promouvoir et fixer la spéciation. Bien que les processus de détoxication soient si importants pour la santé, le mécanisme d'action des isoformes SULT reste un mystère. Les chercheurs ont exploré les mécanismes moléculaires impliqués dans la vaste spécificité et l'inhibition du substrat des isoformes SULT, à savoir SULT1A1 et SULT1E1. Les résultats de l'étude leur ont permis de définir de nouvelles structures SULT1A1 avec différents accepteurs complexes, et d'identifier de nombreux résidus impliqués dans le contrôle de la spécificité. Les résultats indiquent que même de subtils changements structurels dans ces enzymes ont provoqué d'importants changements au niveau de la spécificité. Les activités du projet présentent d'innombrables applications en biomédecine. Une meilleure compréhension du PCNA et de la fonction SULT pourrait s'avérer utile dans divers domaines comme la conception et le développement de médicaments, la prédisposition au cancer, la prévision de la réaction aux xénobiotiques, la reproduction et le développement.
Mots‑clés
Détoxication, enzyme, PCNA, SULT, génie protéique, réplication de l'ADN, coévolution, spéciation, spécificité
