Des chercheurs de DTU Biosustain et DTU Bioengineering ont élucidé l'activité de l'enzyme N-acétylgalactosaminidase (GH109) dont le mécanisme d'activité était jusqu'à présent un mystère. Cette enzyme peut convertir un groupe de faible coût, des sucres dits bêta abondants en sucres de grande valeur, des sucres alpha difficiles à produire aux propriétés thérapeutiques intéressantes.

Ce nouveau travail sur la chimie et l'activité catalytique de cette enzyme ouvre des opportunités à un large éventail d'applications et a maintenant été publié dans la célèbre revue Catalyse ACS .

"Nous sommes très heureux d'avoir découvert comment ce symbiote humain utilise une chimie inconnue jusqu'à présent pour se nourrir de sucres humains. Maintenant que nous comprenons la chimie derrière ce mode d'action, nous pouvons changer l'enzyme pour fabriquer des sucres précieux, " dit David Teze, Chef de groupe intérimaire de l'ingénierie enzymatique au Novo Nordisk Foundation Center for Biosustainability (DTU Biosustain) et premier auteur de cette publication.

Bactérie aux qualités anticancéreuses

Le GH109 se trouve dans la bactérie intestinale humaine Akkermansia muciniphila, où il dégrade les sucres dans le mucus trouvé dans l'intestin. Lorsque le GH109 dégrade les sucres du mucus, il les transforme en sucres dits alpha-GalNAc, dont il se nourrit.

Biotechnologiquement, Le GH109 pourrait permettre d'ajouter de l'alpha-GalNAc à d'autres composés. Ceci est particulièrement pertinent, comme l'alpha-GalNAc est la partie "difficile à fabriquer" de l'un des antigènes cancéreux les plus courants, à savoir l'antigène de Thomsen-Friedenreich (Galβ1-3GalNAcα1). Ainsi, Les sucres alpha-GalNAc pourraient potentiellement être formulés pour des vaccins contre le cancer.

"Les sucres contenant de l'alpha-GalNAc pourraient être protecteurs contre le cancer, mais il est difficile d'en synthétiser suffisamment pour des vaccins. Mais maintenant, nous pouvons peut-être optimiser une enzyme pour les produire biotechnologiquement, " dit Teze.

Ces sucres ont également des propriétés bénéfiques pour la santé en agissant comme de puissants prébiotiques (nourriture pour les bactéries probiotiques), et d'autres études suggèrent également qu'ils ont des propriétés anti-inflammatoires. Mais les sucres alpha-GalNAc sont difficiles à fabriquer chimiquement. C'est pourquoi la production biologique est très intéressante et, Par conséquent, la fonction du GH109 devient très intéressante.

En utilisant la bioinformatique, analyse mutationnelle, analyse structurelle, modélisation informatique ainsi que des études de cristallographie, ces dernières étant menées dans l'une des installations à rayons X les plus puissantes au monde, Max IV, à Lund, Suède—les chercheurs ont révélé une caractéristique intéressante du GH109. Le site actif, c'est là que se déroule l'activité enzymatique, pourrait en fait gérer deux types de molécules d'entrée (alpha et bêta glycanes). L'enzyme le fait en ayant un « bras » flexible qui place la bonne entrée dans le site actif.

En raison de cette révélation, les chercheurs ont une idée plus claire sur la façon d'optimiser cette enzyme, ouvrant une opportunité à grande échelle, production verte de -GalNAcs à l'avenir.