Des chercheurs de l'Université Vanderbilt ont découvert comment une pompe à protéines fait la distinction entre les produits chimiques qu'elle expulsera d'une cellule et les inhibiteurs qui bloquent son action.

La pompe, appelée glycoprotéine P, protège les cellules en éliminant les produits chimiques potentiellement nocifs, mais il contribue à la résistance aux médicaments lorsque ces produits chimiques sont des médicaments thérapeutiques, ce qui pose un problème particulier pour le traitement du cancer. Les nouvelles découvertes, rapporté dans le journal Science , pourrait guider le développement d'inhibiteurs plus efficaces pour prévenir la résistance des cellules cancéreuses à la chimiothérapie.

Les études ont répondu à une question de longue date sur la glycoprotéine P, dit Hassane Mchaourab, Doctorat., Louise B. McGavock Professeur de physiologie moléculaire et de biophysique.

Mchaourab décrit la glycoprotéine P comme une machine moléculaire en deux parties :un moteur qui brûle l'ATP et un domaine transmembranaire qui fournit un passage pour le substrat (une molécule déplacée par le transporteur). L'énergie ATP exploitée par le moteur alimente les changements de conformation qui déplacent les produits chimiques hors des cellules.

Ce qui n'était pas clair, c'est "comment le moteur ATP sait qu'un produit chimique est lié dans le domaine transmembranaire qui se trouve à un 'mile' moléculaire, " a déclaré Mchaourab.

« Chez l'homme, ce transporteur crache des produits chimiques qui incluent des antibiotiques, médicaments de chimiothérapie anticancéreuse, antidépresseurs, les opioïdes… ce qui fait d'une molécule un substrat pour cette pompe remarquablement diversifiée, et qu'est-ce qui fait d'une molécule un inhibiteur ?"

Les études actuelles suivent les résultats que Mchaourab et ses collègues ont rapportés dans le journal La nature il y a deux ans. La glycoprotéine P possède deux sites de combustion de l'ATP, et les chercheurs ont découvert à l'aide d'une méthode de spectroscopie (double résonance électron-électron, DEER) que les deux sites sont structurellement asymétriques - d'abord un site puis le second site brûle l'ATP. Ils ont également constaté que les deux étapes séquentielles sont liées à la reconnaissance du substrat.

Mchaourab se souvient de Bill Snyder, écrivain scientifique du centre médical de l'Université Vanderbilt, qui a posé une question qui l'a fait réfléchir :pourquoi la nature aurait-elle conçu un moteur asymétrique ?

"J'ai répondu que c'est peut-être ainsi que le transporteur sait s'il est chargé de substrat ou non, ", a déclaré Mchaourab. "Mais nous avions fait toutes nos expériences avec le substrat présent, car c'est ainsi que fonctionne le transporteur." Les chercheurs n'avaient pas étudié la structure des sites de combustion d'ATP en l'absence de substrat.

"C'était un vendredi, et je me suis réveillé cette nuit en pensant à la question de Bill, " se souvient Mchaourab. " Lundi, J'ai demandé à Reza (un stagiaire postdoctoral) de répéter les expériences et d'enlever le substrat. Et voila, le moteur est devenu symétrique, peu importe de quel côté brûlait l'ATP en premier."

Dans des études supplémentaires avec des inhibiteurs de troisième génération de la glycoprotéine P, les chercheurs ont découvert que ces inhibiteurs stabilisent également un état symétrique, mais un qui est différent de l'état vide.

"Un inhibiteur immobilise le transporteur afin qu'il ne puisse pas passer à l'état asymétrique et ne puisse pas effectuer le coup de puissance - l'étape à laquelle le transporteur passe de ce que nous appelons orienté vers l'intérieur à orienté vers l'extérieur et crache le substrat, " a déclaré Mchaourab.

Connaître les différentes conformations de la glycoprotéine P stabilisées par des substrats versus des inhibiteurs permettra de cribler des molécules inhibitrices plus efficaces. Cela pourrait également aider les chercheurs à comprendre pourquoi les inhibiteurs existants ont eu de mauvais résultats dans les essais cliniques.

"La glycoprotéine P est une cible clinique si importante, " A déclaré Mchaourab. "Maintenant, nous nous rendons compte que les inhibiteurs agissent également sur l'asymétrie du moteur. La glycoprotéine P sait si elle est vide, ou s'il est lié à un substrat ou à un inhibiteur en modulant le niveau d'asymétrie."