Les scientifiques ont élaboré des plans moléculaires d'une minuscule « nanomachine » cellulaire, dont l'évolution est une prouesse extraordinaire de la nature, en utilisant l'une des sources de rayons X les plus brillantes sur Terre.

Les scientifiques ont produit la carte structurelle de cette nanomachine – la diacylglycérol kinase – en utilisant une technique de cristallographie « hit and run ».

Ce faisant, ils ont pu comprendre comment la minuscule enzyme remplit des fonctions cellulaires critiques – répondant aux questions qui se posent depuis plus de 50 ans sur cette «protéine paradigmatique».

Les kinases sont des acteurs clés du métabolisme, signalisation cellulaire, régulation des protéines, transport cellulaire, processus de sécrétion, et de nombreuses autres voies cellulaires qui nous permettent de fonctionner sainement. Ils coordonnent le transfert d'énergie de certaines molécules vers des substrats spécifiques, affectant leur activité, réactivité, et la capacité de se lier à d'autres molécules.

Diacylglycérol kinase, l'objet de cette étude, joue un rôle dans la synthèse de la paroi cellulaire bactérienne. C'est un petit, enzyme membranaire intégrale qui coordonne une réaction particulièrement complexe :son substrat lipidique est hydrophobe (repoussé par l'eau) et réside dans les membranes cellulaires, tandis que son co-substrat, ATP, est entièrement soluble dans l'eau.

Comment cela se passe-t-il était resté un mystère pendant des décennies, mais les plans nouvellement produits ont répondu à ces questions.

"Comment cette minuscule nanomachine, moins de 10 nm de hauteur, rassemble ces deux substrats disparates à l'interface membranaire pour que la réaction se révèle dans une structure cristalline détaillée sur le plan moléculaire. C'est la plus petite kinase connue, et voir sa forme avec une clarté cristalline nous aide maintenant à répondre aux questions issues de plus de 50 ans de travail sur cette protéine paradigmatique, " a déclaré le professeur de biologie structurale et fonctionnelle des membranes, à l'École de biochimie et d'immunologie du Trinity College de Dublin, Martin Caffrey.

Comprendre comment cette minuscule machine fonctionne au niveau moléculaire a été énormément facilité par notre utilisation de l'une des sources de rayons X les plus brillantes sur Terre, le laser à rayons X à électrons libres du Stanford Linear Accelerator Center.

Le professeur Caffrey a ajouté :"Cet instrument produit des rafales de rayons X de quelques femtosecondes (un quad-billionième de seconde) de long. Avec ces courtes rafales, nous avons pu obtenir des informations structurelles sur l'enzyme avant qu'elle ne se vaporise par des dommages causés par les radiations dans ce que j'ai banalement se référer à la cristallographie en série « Hit and Run ».

À l'avenir, les scientifiques espèrent étendre leur travail au laser à électrons libres pour réaliser des "films aux rayons X" de cette remarquable nanomachine, afin de voir comment il "fait la chimie" dans les détails atomiques en temps réel.

L'article décrivant le travail a été publié aujourd'hui dans la principale revue Communication Nature .