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Des scientifiques dévoilent la structure d’une enzyme métabolique essentielle

Une équipe de chercheurs a mis en évidence la structure atomique et le mécanisme de régulation de l’enzyme transhydrogénase. Ces découvertes pourraient contribuer à la mise au point d’options thérapeutiques actuellement non disponibles.

SANTÉ

Progrès scientifiques

© CI Photos, Shutterstock

L’enzyme transhydrogénase, également connue sous le nom de nicotinamide nucléotide transhydrogénase (NNT), joue un rôle central dans la régulation des processus métaboliques chez les animaux et les humains. Elle s’inscrit dans un processus essentiel de protection de la santé des cellules et on a également établi qu’elle avait un lien avec des maladies comme le diabète et le cancer. Des scientifiques soutenus par le projet ISTScholar, financé par l’UE, ont déterminé et analysé la structure atomique de cette enzyme. Leurs conclusions ont été publiées dans la revue «Nature». Cette étude est considérée comme une étape importante vers la mise au point de nouvelles thérapies portant sur les dysfonctionnements métaboliques, notamment le syndrome métabolique et certains cancers. Un communiqué de presse publié sur «EurekAlert!» explique le rôle que jouent les NNT dans le pompage des protons à travers la membrane des mitochondries, ces organites présents dans la plupart des cellules de l’organisme et qui agissent comme leurs centrales électriques. «On trouve les NNT dans la membrane des mitochondries où elles utilisent le gradient électrochimique des protons généré par la respiration cellulaire pour fournir aux mitochondries exactement la quantité appropriée de co-enzyme NADPH [nicotinamide adénine dinucléotide phosphate], un précurseur métabolique vital. Le bon fonctionnement des NNT est essentiel à la régulation métabolique chez tous les animaux, y compris les êtres humains.» «Un faible taux de NNT entraîne une carence familiale en glucocorticoïdes chez l’homme et des anomalies métaboliques chez la souris, semblables à celles observées pour le diabète de type II», indique l’article du journal. Afin de mieux comprendre le processus qui implique le «transfert coordonné des protons à travers la membrane et la synthèse du NADPH», les chercheurs ont analysé en détail la structure atomique de l’enzyme NNT grâce à un traitement d’image approfondi basé sur la cryomicroscopie électronique (cryo-EM). Cet objectif a été atteint «à une échelle qui leur a permis d’identifier les principes structuraux du blocage des canaux de l’enzyme et d’acquérir ainsi une compréhension plus approfondie de son fonctionnement (et de ses dysfonctionnements)», note le communiqué de presse.

Nouvelle technologie

Cité dans le communiqué de presse, l’auteur principal, Domen Kampjut, explique le processus: «La NNT est étudiée depuis quelques décennies, mais les méthodes d’imagerie classiques comme la cristallographie aux rayons X n’ont pas permis d’étudier en détail sa structure car elle est très dynamique. De plus, les protéines des membranes comme la NNT sont particulièrement complexes à étudier car elles sont fragiles et difficiles à purifier en grandes quantités, ce qui est nécessaire pour faire de la cristallographie. Ainsi, ce n’est qu’avec la cryo-EM que nous avons enfin pu observer clairement comment fonctionne le transfert de protons et, grâce à cela, trouver une des pièces manquantes au puzzle afin d’avancer dans notre compréhension de ce qu’il est possible de faire si ça ne fonctionne pas.» Le programme en cours ISTScholar (International IST Doctoral Program), qui a apporté des financements pour l’étude de la NNT, a été lancé afin de proposer des formations doctorales en biologie, neurosciences, informatique, mathématiques, physique et autres domaines interdisciplinaires pertinents. Il est coordonné par l’IST Austria (Institute of Science and Technology Austria), un institut de recherche de langue anglaise qui délivre des doctorats et met l’accent sur la recherche fondamentale en sciences naturelles et mathématiques. Pour plus d’informations, veuillez consulter: site Internet du projet ISTScholar

Pays

Autriche