Ces recherches permettront de concevoir de petites protéines et de petites molécules qui pourraient être la base de futures biotechnologies et médicaments.

Une équipe de chimistes et de biochimistes du Bristol BioDesign Institute a conçu une nouvelle structure protéique.

C'est beaucoup plus simple que la plupart des protéines naturelles, ce qui a permis aux scientifiques de découvrir certaines des forces moléculaires qui assemblent et stabilisent les structures des protéines. L'ouvrage est publié dans la revue Nature Chimie Biologie .

Les protéines sont les chevaux de bataille de la biologie. Par exemple, ils aident à convertir l'énergie lumineuse en sucre dans les plantes, transporter l'oxygène de nos poumons à nos muscles, et combiner le sucre et l'oxygène pour libérer de l'énergie pour faire travailler les muscles. Pour effectuer ces tâches, les protéines doivent adopter des structures 3D spécifiques, appelés replis protéiques.

En termes chimiques, les protéines sont des polymères, ou des chaînes d'acides aminés, un peu comme les perles d'un collier. Il existe 20 chimies différentes des éléments constitutifs des acides aminés. C'est la combinaison de ceux-ci le long de la chaîne protéique qui détermine comment une protéine se replie dans sa forme 3D fonctionnelle. Malgré des décennies d'efforts, les scientifiques ne comprennent toujours pas comment la biologie parvient à ce processus de repliement des protéines, ou, une fois plié, comment les structures des protéines sont stabilisées.

Pour résoudre ce problème, l'équipe de Bristol a combiné deux types de structure protéique, appelée ? hélice et une hélice polyproline II - pour faire une hélice dénudée, ou une protéine simplifiée appelée miniprotéine.

C'est de la science fondamentale dans le simple but de voir à quel point une structure protéique stable peut être petite. C'est important, comme les protéines naturelles sont généralement des structures très grandes et encombrantes, qui sont actuellement trop compliquées pour les chimistes et les biochimistes à disséquer et à comprendre. Dans la miniprotéine, que l'équipe appelle « PP ? », les deux hélices s'enroulent l'une autour de l'autre et leurs acides aminés entrent en contact intime dans ce que l'on appelle des interactions « boutons dans les trous ». C'était prévu, en effet l'équipe a conçu PP? partir de zéro en fonction de leur compréhension de ces interactions.

Dr Emilie Baker, qui a dirigé les recherches dans le laboratoire du professeur Dek Woolfson, a décidé de changer certains des acides aminés dans ces interactions boutons-dans-trous en acides aminés non naturels, que permettent les merveilles de la chimie des protéines moderne.

En faisant cela, Emily a découvert qu'en plus des forces attendues qui maintiennent les protéines ensemble, appelées interactions hydrophobes, d'autres forces plus subtiles étaient en jeu pour stabiliser la structure des miniprotéines.

Les chimistes connaissent ces petites forces sous le nom de CH-? interactions, et on les trouve partout dans le monde chimique. Lorsque les Drs Gail Bartlett et Kieran Hudson, également de l'équipe de Bristol, recherché les milliers de structures de protéines naturelles disponibles, ils ont trouvé de nombreux exemples de ces CH-? interactions.

De plus, les protéines dans lesquelles elles se produisent jouent des rôles dans différents processus biologiques, dont beaucoup sont associés à la maladie. Cela présente des cibles potentielles pour de nouveaux médicaments, et le CH-? les interactions peuvent fournir une nouvelle voie précieuse pour les développer. Le Dr Baker a expliqué :« Notre travail a des implications non seulement pour la compréhension de la science fondamentale du repliement et de la stabilité des protéines, mais aussi pour guider la conception et l'ingénierie de nouvelles protéines et molécules médicamenteuses."

Le professeur Woolfson a ajouté :« C'est précisément l'objectif du nouveau Bristol BioDesign Institute. Nous visons à fournir la meilleure science fondamentale. De cette façon, nous ouvrirons des voies imprévues pour traduire la science fondamentale en applications biotechnologiques et biomédicales."