Les chercheurs de Graz sont les premiers au monde à démontrer "YeiN", une enzyme qui est un biocatalyseur approprié pour la production de C-nucléosides, les éléments de base de l'ARN. Crédit :Lunghammer - TU Graz
En raison de la pandémie de COVID 19 et de la recherche intensive associée de thérapies et de vaccins, la classe de substances chimiques des nucléosides connaît une énorme augmentation d'intérêt. Les nucléosides naturels et synthétiques ont un effet antiviral et peuvent agir comme éléments constitutifs des acides ribonucléiques (ARN). Lorsqu'il est incorporé dans l'ARN, de nouvelles interactions au sein de la macromolécule en résultent avec des conséquences positives pour la stabilité et l'efficacité biologique.
En chimie médicinale, la famille moléculaire des nucléosides de carbone (C) est particulièrement demandée. Ceux-ci diffèrent des nucléosides azotés (N) naturels plus fréquents - les éléments constitutifs classiques de l'ARN - par la manière dont le sucre est lié à ce qu'on appelle la base nucléique. Au lieu d'une liaison carbone-azote, Les C-nucléosides ont une liaison carbone-carbone. Ceci est biochimiquement beaucoup plus stable et donne aux ingrédients actifs une demi-vie biologique plus longue. Pour la première fois, deux chercheurs de l'université de technologie de Graz et du centre de compétence acib (centre autrichien de biotechnologie industrielle) ont maintenant réussi à produire des C-nucléosides par biocatalyse à l'aide d'enzymes. Les résultats concrets ont été publiés dans Communication Nature .
Oui à l'enzyme YeiN
Bernd Nidetzky, Directeur de l'Institut de biotechnologie et d'ingénierie des bioprocédés à la TU Graz et en même temps directeur scientifique du Centre autrichien de biotechnologie industrielle (acib), et Martin Pfeiffer d'acib ont découvert et caractérisé dans une étude l'enzyme YeiN, qui peut lier les deux blocs de construction nucléosidiques ribose-5-phosphates et uracile au moyen d'une liaison carbone spécifique. Ils sont les premiers chercheurs au monde à démontrer une enzyme qui est un biocatalyseur approprié pour la production de C-nucléosides.
La structure de l'enzyme YeiN. © Martin Pfeiffer
Production efficace et écologique
Avec l'aide du pouvoir catalytique de YeiN, la société basée à Graz a pu produire plusieurs dérivés de l'important nucléoïde C pseudouridine. Ils ont également pu montrer que l'un de ces dérivés peut être incorporé dans l'ARN et permettre ainsi la modification de l'ARN. Ceci est particulièrement pertinent pour la production de produits thérapeutiques à base d'ARN, comme l'incorporation de pseudouridine dans l'ARN augmente la stabilité et la demi-vie et améliore ainsi l'efficacité de l'ARN thérapeutique, comme un vaccin. "Dans notre étude, nous montrons que la pseudouridine peut être produite par voie biocatalytique. Par rapport à une synthèse purement chimique, c'est un moyen beaucoup plus efficace, car moins d'étapes de réaction et aucun produit chimique toxique ne sont nécessaires. La production biocatalytique de C-nucléosides est donc une très forte, alternative élégante à la synthèse chimique classique et même supérieure à celle-ci en termes d'efficacité, " dit Bernd Nidetzky. Sur la base des résultats publiés dans Communication Nature , des recherches peuvent maintenant être menées pour élargir le spectre de substrat de YeiN. Le but? La synthèse biocatalytique d'autres nucléosides C pertinents.
Vaccins à ARN
Les premières vaccinations complètes contre le COVID-19 avec des vaccins à ARN sont en cours depuis quelques jours. Ces vaccins totalement nouveaux contiennent des informations génétiques sur l'agent pathogène et induisent les cellules à produire une protéine virale, qui est ensuite présenté au système immunitaire. La réaction immunitaire qui s'ensuit protège le corps d'une infection virale réelle. Si l'on est déjà infecté par le virus, les médicaments antiviraux peuvent empêcher le virus de se multiplier.
Le Remdesivir, un médicament à base de nucléoside C, possède ces propriétés antivirales nécessaires et est efficace contre un certain nombre de virus à ARN, y compris les virus corona et ebola. L'ingrédient actif a reçu une approbation conditionnelle dans l'UE pour le traitement des patients atteints de COVID-19. La production biocatalytique de nucléosides C pourrait donner un nouvel élan à ce nouvel espoir ainsi qu'aux vaccins à ARN à base de nucléosides C.
