L'étonnante enzyme qui fonctionne comme un couteau suisse

Publié par Adrien le 03/10/2022 à 09:00
Source: Université McGill
Les algues bleu-vert (aussi appelées cyanobactéries) détiennent un pouvoir particulier, qui explique sans doute leur capacité à envahir si facilement les voies navigables. Elles ont l'extraordinaire faculté de stocker de l'énergie et de l'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) dans leurs cellules en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) d'une utilisation ultérieure. Mais on ne comprend que partiellement comment elles y parviennent.


Des chercheurs de l'Université McGill (L’Université McGill, située à Montréal au Québec, est une des...) et leurs collaborateurs de l'ETH Zurich ont découvert une caractéristique des enzymes (appelées cyanophycines synthétases) qui interviennent dans la création de ces réserves de nourriture. Dans un article paru récemment dans Nature Communications, les chercheurs décrivent leurs résultats surprenants, qui par ailleurs permettent d'espérer l'utilisation de ces polymères respectueux de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) dans la fabrication d'un éventail de produits, comme des pansements, des tartrifuges biodégradables ou de la nourriture pour animaux.

Appelées enzymes polymérases parce qu'elles synthétisent de longues chaînes de polymères, les enzymes comme la cyanophycine synthétase ont habituellement besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'amorces sous la forme de courtes "chaînes de démarrage" pour pouvoir assembler de longues chaînes. Les polymérases jouent le rôle de catalyseurs (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ;...) dans un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de fonctions biologiques, notamment pour déclencher le processus de réplication de l'ARN et de l'ADN, ou pour convertir le glucose (Le glucose est un aldohexose, principal représentant des oses (sucres). Par convention, il est...) en glycogène, comme réserve d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...). On croyait que les cyanophycines synthétases de différentes cyanobactéries avaient besoin d'amorces, à l'instar de toutes les autres polymérases, mais les chercheurs ont constaté quelque chose de nouveau.

"Après avoir étudié plusieurs cyanophycines synthétases, nous avons constaté que l'une d'elles n'avait pas besoin d'amorce", dit Itai Sharon, doctorant (Un doctorant est un chercheur débutant s'engageant, sous la supervision d'un directeur de...) en biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) McGill et auteur principal de l'étude. "Après trois années à essayer de comprendre ce phénomène, nous avons découvert que cette cyanophycine synthétase possédait en elle un centre de réaction dissimulé qui clivait les acides aminés plutôt que de les lier, comme le font habituellement les polymérases."

Une polymérase pas comme les autres

Les chercheurs ont découvert que la cyanophycine synthétase pouvait produire, lentement, mais sans amorce, un nombre très restreint de longs polymères de cyanophycine, qu'elle coupait ensuite en plusieurs chaînes courtes dans son centre de réaction récemment découvert. Ce sont ces chaînes raccourcies qui lui servaient alors d'amorces pour la polymérisation (La polymérisation désigne la réaction chimique, ou le procédé, permettant...) rapide.

"Nous comparons la cyanophycine synthétase à un couteau suisse (Un couteau suisse présente des outils ingénieusement assemblés à un couteau pour tenir dans une...)", explique Martin Schmeing, auteur-ressource et directeur du Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) structurale de McGill. "Elle réunit trois fonctions enzymatiques (deux qui créent des liaisons et une qui les brise) en une seule machine à polymériser, élégante et autosuffisante."

"Le plus remarquable dans tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) ça ? De nombreux chercheurs étudient ces polymérases depuis plusieurs décennies et personne - pas même nous - n'avait remarqué ce phénomène auparavant !"

Publication:
L'article "A cryptic third active site in cyanophycin synthetase creates primers for polymerization", par Sharon I., Pinus S., Grogg M., Moitessier N., Hilvert D. et Schmeing T. M., a été publié dans Nature Communications le 7 juillet 2022, 13:3923. https://doi.org/10.1038/s41467-022-31542-7
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