De nombreux médicaments et médicaments sur lesquels nous comptons aujourd'hui sont des produits naturels extraits de microbes tels que des bactéries et des champignons. Au sein de ces microbes, les médicaments sont fabriqués par de minuscules machines naturelles – des méga-enzymes connues sous le nom de peptides synthétases non ribosomiques (NRPS). Une équipe de recherche dirigée par l'Université McGill a acquis une meilleure compréhension des structures des NRPS et des processus par lesquels ils fonctionnent. Cette meilleure compréhension des NRPS pourrait potentiellement permettre aux bactéries et aux champignons d'être exploités pour la production de nouveaux composés souhaités et conduire à la création de nouveaux antibiotiques puissants, immunosuppresseurs et autres médicaments modernes.

"Les NRPS sont des enzymes vraiment fantastiques qui prennent de petites molécules comme des acides aminés ou d'autres blocs de construction de taille similaire et les assemblent en un naturel, biologiquement actif, composés puissants, dont beaucoup sont des drogues, " a déclaré Martin Schmeing, Professeur agrégé au Département de biochimie de l'Université McGill, et auteur correspondant de l'article récemment publié dans Nature Chimie Biologie . « Un NRPS fonctionne comme une chaîne de montage d'usine qui se compose d'une série de postes de travail robotiques. Chaque station a des flux de travail en plusieurs étapes et des pièces mobiles qui lui permettent d'ajouter un substrat de base au médicament en croissance, l'allonger et le modifier, puis le passer au prochain petit poste de travail, le tout sur la même énorme enzyme."

Un faisceau lumineux ultra-intensif permet aux scientifiques de voir des protéines

Dans leur article en couverture du numéro de mai 2020 de Nature Chimie Biologie , l'équipe rapporte avoir visualisé un système mécanique NRPS en utilisant la ligne de lumière CMCF à la source lumineuse canadienne (CLS). Le CLS est un laboratoire national canadien qui produit les faisceaux ultra-intenses de rayons X nécessaires à l'imagerie des protéines, car même les méga-enzymes sont trop petites pour être vues avec n'importe quel microscope optique.

« Les scientifiques sont depuis longtemps enthousiasmés par le potentiel des NRPS de bio-ingénierie en identifiant l'ordre des blocs de construction et en réorganisant les postes de travail dans l'enzyme pour créer de nouveaux médicaments, mais l'effort a rarement été couronné de succès, " a déclaré Schmeing. "C'est la première fois que quelqu'un voit comment ces enzymes transforment les acides céto en un élément constitutif qui peut être incorporé dans un médicament peptidique. Cela nous aide à comprendre comment les NRPS peuvent utiliser autant de blocs de construction pour fabriquer les nombreux composés et thérapeutiques différents. »