Décryptage de la structure d’un enzyme fondamental dans la fabrication de la pyrrolysine à l’Université technique de Munich

La pyrrolysine est un acide aminé naturel rare découvert en 2002 et jusqu’à présent retrouvé seulement chez les Methanosarcinaceae, famille d’archéobactéries productrices de méthane [1]. Le 31 mars 2011, Joseph Krzycki, Professeur de microbiologie à l’Université de l’Ohio (Etats-Unis), décode la composition de l’acide aminé pyrrolysine, qui serait produit à partir d’une réaction enzymatique impliquant deux molécules de lysine. Il était connu que l’enzyme Pylb catalyse la première réaction de la biosynthèse, qui consiste en la conversion de la lysine en méthylornithine, mais les étapes de ce processus restaient encore à découvrir.

En se basant sur ces recherches, l’équipe de Michael Groll de l’Université technique de Munich (TUM) a réussi à résoudre la structure cristalline de l’enzyme Pylb par rayons X. Au moment de la cristallisation, la méthylornithine n’avait pas encore quitté l’enzyme, l’enzyme était donc en pleine action, ce qui a permis aux chercheurs de reconstruire rétroactivement la manière dont la molécule avait été créée à partir de l’acide aminé source, la lysine.

Cette découverte permet de comprendre comment les archéobactéries peuvent modifier un système existant et générer la formation d’acides aminés sur mesure, qui, lorsqu’ils sont intégrés dans la protéine appropriée, catalysent une réaction très spécifique. A partir de ces connaissances, des acides aminés artificiels aux propriétés particulières pourront être crées et trouver des applications dans la biotechnologie et la médecine. D’autre part, les scientifiques espèrent découvrir de nouveaux indices sur l’évolution des acides aminés naturels et révéler les raisons pour lesquelles des protéines d’une si grande complexité sont générées à partir de ceux-ci alors qu’il est connu que le code génétique serait capable d’en encoder de nombreux autres.

Jusqu’ici, les chercheurs n’ont pu répondre à cette question. Comprendre comment fonctionne la production des acides aminés naturels permettra d’en savoir plus sur la synthèse de la sélénocystéine et la pyrrolysine qui sont des acides aminés rares.

[1] La majorité des protéines connues sont composées de 20 acides aminés. Deux autres acides aminés, la sélénocystéine et la pyrrolysine, ont été découvert relativement récemment dans quelques rares protéines.

 

Pour en savoir plus, contacts :

– Publication originale: « Kristallstruktur der Methylornithin-Synthase (PylB): Einblicke in die Biosynthese von Pyrrolysin », Angewandte Chemie- 16/11/2011 – http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ange.201106765/abstract
– Prof. Dr. Michael Groll – Lehrstuhl für Biochemie, Universitétechnique de Munich – tél. : +49 89 289 13361 – email : michael.groll@ch.tum.de – http://www.biochemie.ch.tum.de/

 

Sources :

Newsletter « TUM Corporate communications center » – 21/11/2011 – http://redirectix.bulletins-electroniques.com/BbkUL

 

Rédacteurs :

Haoua Maïano, bfhz@lrz.tu-muenchen.de – https://www.science-allemagne.fr/