Les éléments constitutifs de nouveaux médicaments qui aident à combattre les bactéries résistantes aux antibiotiques connus, par exemple, devraient être aussi rentables et respectueux de l'environnement que possible. Les enzymes sont idéales à cet effet. Par exemple, ils peuvent produire ou combiner différents composants de substances actives.
Dans son mémoire de maîtrise dans le groupe de biotechnologie microbienne de l'université de la Ruhr à Bochum, Simon Schröder a caractérisé plus en détail une enzyme capable de former une liaison azote-azote souhaitée dans les molécules. Il a également découvert d’autres enzymes capables de faire cela. Les travaux sont publiés dans la revue Molecular Catalysis .
Les chercheurs sont en concurrence constante avec des micro-organismes nuisibles qui développent une résistance aux antibiotiques. À la recherche de nouvelles substances actives, ils tentent traditionnellement d’isoler de la nature des micro-organismes présentant un comportement antibiotique. Ils identifient ensuite les substances responsables et étudient leur fonction. Aujourd'hui, ce processus est complété par des méthodes assistées par ordinateur qui permettent de concevoir de nouvelles molécules sur mesure ayant des effets spécifiques sur les organismes et leurs processus métaboliques.
"Cependant, la conception et la production de tels composés artificiels sont souvent limitées par les molécules précurseurs ou les éléments constitutifs disponibles pour leur production", explique Schröder. Idéalement, leur processus de production devrait être économique et écologique, par exemple en utilisant des micro-organismes ou leurs enzymes catalytiques. L'expansion du système modulaire de molécules disponibles pour produire de nouveaux médicaments est donc importante et intéressante.
Rendre le lien souhaité plus facilement accessible
"Nous travaillons à la production d'un type spécifique de telles molécules", explique Schröder. En 2017, une enzyme a été isolée, capable de former une liaison azote-azote dans des molécules, ce qui est rarement trouvé dans la nature. Cependant, on sait encore très peu de choses sur cette enzyme au nom systématique de « KtzT » :Comment fonctionne-t-elle ? Dans quels composés peut-il former cette liaison ? Est-il adapté pour produire des molécules pharmaceutiquement pertinentes ?
"Dans un premier temps, nous avons pu améliorer d'un facteur 35 la production et l'isolement de cette enzyme en laboratoire", rapporte Schröder. "Cela nous a permis de caractériser le KtzT, c'est-à-dire d'identifier ses conditions de réaction optimales :à quelle température, quel pH fonctionne-t-il le mieux et quelle est sa stabilité dans une large gamme de conditions ?"
L’équipe de recherche a également découvert et isolé des enzymes de type KtzT et démontré qu’elles sont également capables de catalyser la réaction. "Nous avons également pu mettre en œuvre une réaction en plusieurs étapes avec plusieurs enzymes, rendant la liaison azote-azote encore plus facile d'accès", explique Schröder.
Entre autres choses, il a utilisé des méthodes bioinformatiques pour développer un modèle structurel de l'enzyme, qui permet de formuler des hypothèses sur le mécanisme de réaction et de modifier spécifiquement l'enzyme afin qu'elle puisse également former la liaison azote-azote dans d'autres composés.
Plus d'informations : Simon Schröder et al, Améliorer la formation de liaisons N-N biocatalytiques avec la pipérazate synthase actinobactérienne KtzT, Catalyse moléculaire (2023). DOI :10.1016/j.mcat.2023.113733
Fourni par Ruhr-Universitaet-Bochum
