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Posté par Adrien le Lundi 23/10/2017 à 00:00
UreG, une enzyme qui a besoin de désordre pour fonctionner
"La vie cellulaire a besoin de désordre: certaines enzymes doivent rester flexibles pour fonctionner correctement et nécessitent une structure désordonnée. Si l'enzyme intrinsèquement désordonnée UreG est forcée dans une structure tridimensionnelle trop rigide elle perd complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) sa capacité à agir." Telles sont les conclusions d'une étude menée par Elisabetta Mileo au Laboratoire de bioénergétique et ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation...) des protéines, en collaboration avec l'équipe de Barbara Zambelli à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au...) de Bologne (Bologne est une ville italienne d'environ 375 000 habitants, située dans le nord-est du pays, entre le Pô et les Apennins. C'est le chef-lieu de la...) (Italie). Cette étude a été publiée le 20 juillet 2017 dans la revue Scientific Reports


Figure: L'activité enzymatique (hydrolyse du GTP) de l'enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et...) UreG, obtenue en présence d'additifs dénaturants (SDS: Dodécyl sulfate de sodium (Le sodium est un élément chimique, de symbole Na et de numéro atomique 11. C'est un métal mou et argenté, qui appartient aux métaux alcalins. On ne le trouve pas à l'état de corps pur...), GdmCl: Chlorure de Guanidine, haute température) (panneau bleu), ou favorisant le repliement structural (TMAO: Oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) de triméthylamine) (Panneau rose), est indiquée en fonction des données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) structurales obtenues par simulation des spectres RPE (Résonance Paramagnétique Electronique).
© Elisabetta Mileo

Elle s'appelle UreG et c'est une enzyme permettant l'insertion du nickel (Le nickel est un élément chimique, de symbole Ni et de numéro atomique 28.) dans l'uréase, une protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des...) impliquée dans la pathogénicité de certaines bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le peptidoglycane. Les...), telles que Helicobacter pylori, l'agent responsable de l'ulcère (Un ulcère (du latin ulcus) est une plaie ouverte de la peau, des yeux ou d’une membrane muqueuse, souvent provoquée, mais non exclusivement, par une abrasion initiale et entretenue...) gastrique. Il y a quelques années, les chercheurs avaient déjà montré que UreG n'a pas une structure unique, mais fluctue au travers d'un ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble),...) continu de conformations. Dans cette nouvelle étude, ils ont étudié ce qu'il se passe lorsque cette flexibilité est altérée sous l'influence de composés modifiant la rigidité structurale des protéines. En combinant les techniques de marquage paramagnétique couplé à la RPE, la RMN et des tests d'activité, les deux équipes ont analysé en détail la relation entre plasticité structurale et activité enzymatique. Leurs résultats montrent que si UreG est maintenue dans une structure tridimensionnelle trop rigide, elle perd complètement sa capacité à agir, et qu'une certaine fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) de flexibilité structurale est nécessaire pour une activité optimale.

Les protéines intrinsèquement désordonnées ont fait leur irruption en Biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie...) il y a une quinzaine d'années. Jusque-là, désordre structural rimait avec dénaturation, mais un nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) croissant de systèmes ont été identifiés dans lesquels le désordre, avec les multiples transitions structurales qu'il permet, joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à ouvrir et fermer la bouche et à mastiquer.) un rôle fonctionnel essentiel: signalisation cellulaire, régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.), reconnaissance entre partenaires, etc., autant de domaines où les systèmes désordonnés ou partiellement désordonnés assurent des fonctions clés. A l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y tel que...), dans les systèmes enzymatiques, la précision structurale semblait de rigueur, et la relation structure-fonction (avec le modèle "clé-serrure"), le paradigme permettant de comprendre la spécificité de substrat et la sélectivité catalytique. Les travaux récents menés par la collaboration franco-italienne sur l'enzyme UreG viennent de battre en brèche ( La Brêche ou Brèche est une rivière française située dans le département de l'Oise. La brèche est une roche. La Brèche est la place centrale de la ville de Niort ) cette vision. Ce résultat surprenant révèle ainsi le rôle émergent que les hétérogénéités structurales et l'échantillonnage (L'échantillonnage est la sélection d'une partie dans un tout. Il s'agit d'une notion importante en métrologie : lorsqu'on ne peut pas saisir un événement...) conformationnel peuvent avoir dans l'activité de certaines enzymes.

Ce changement de paradigme renouvelle fortement notre compréhension du rôle de la dynamique (Le mot dynamique est souvent employé désigner ou qualifier ce qui est relatif au mouvement. Il peut être employé comme :) protéique dans la fonction et l'évolution des enzymes. Il pourrait également avoir des retombées importantes en recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques....) pharmaceutique en ouvrant de nouvelles perspectives pour le développement d'inhibiteurs enzymatiques, actuellement basé sur une vision rigide des interactions entre principes actifs et enzymes cibles.

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Source: CNRS-INSB
 
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