Des scientifiques spécialisés dans l'étude de la chorégraphie atome par atome des enzymes ont révélé de nouvelles connaissances sur la fonction de l'isopénicilline N synthase, une enzyme nécessaire pour produire certains des antibiotiques les plus critiques au monde.

L'équipe de scientifiques de l'Université d'Oxford, Diamond Light Source et Berkeley Lab ont utilisé une combinaison de méthodes aux rayons X pour générer un storyboard d'action montrant comment l'isopénicilline N synthase remodèle une molécule précurseur linéaire en une molécule distinctive à double anneau. Cette molécule à deux anneaux est le modèle structurel de départ pour une grande classe de molécules complexes aux propriétés antibiotiques connues sous le nom de bêta-lactamines.

"La pénicilline est l'un des premiers antibiotiques découverts et est encore largement utilisé, mais le processus biologique responsable de la formation de la pénicilline et des antibiotiques céphalosporines apparentés n'est pas complètement compris, " a déclaré Jan Kern, un scientifique du Berkeley Lab et l'un des principaux auteurs de la nouvelle étude. "Nous avons utilisé notre approche" film moléculaire "pour prendre des instantanés de l'enzyme pendant qu'elle réagit avec son substrat et l'oxygène moléculaire, et nous sommes maintenant en mesure de mieux comprendre les premières étapes de cette réaction de fermeture de cycle."

Selon Kern, les nouveaux détails aideront les scientifiques à modifier l'isopénicilline N synthase pour synthétiser d'autres nouveaux antibiotiques et auront également des implications pour la compréhension du mécanisme de réaction d'un groupe plus large d'enzymes apparentées, y compris ceux impliqués dans la réparation de l'ADN/ARN et la réponse des tissus humains à un faible taux d'oxygène.

L'approche de l'équipe combine des données cristallographiques et spectroscopiques aux rayons X pour examiner le mouvement d'atomes spécifiques à différents moments d'une réaction. Dans le cas de l'isopénicilline N synthase, les scientifiques ont étudié comment un atome de fer dans le site actif de l'enzyme interagit avec l'oxygène moléculaire (O 2 ) pour catalyser la réaction de formation de cycle. Les données ont été recueillies à Diamond Light Source, au Royaume-Uni; la source de lumière compacte Sub Angstrom au Japon et la source de lumière cohérente Linac (LCLS) au SLAC National Accelerator Laboratory.

L'étude a été publiée dans Avancées scientifiques .