Des scientifiques de l’UniversitĂ© şÚÁϲ»´ňěČ ont dĂ©couvert comment certains microbes crĂ©ent des mĂ©dicaments puissants comme les antibiotiques et les traitements contre le cancer.
Leurs constats surprenants pourraient transformer la manière dont les scientifiques approchent la dĂ©couverte de mĂ©dicaments et, par consĂ©quent, ouvrir la voie Ă la fabrication de mĂ©dicaments de nouvelle gĂ©nĂ©ration, explique Martin Schmeing, chercheur principal et professeur au DĂ©partement de biochimie de l’UniversitĂ© şÚÁϲ»´ňěČ et au Centre de recherche en biologie structurale.
Martin Schmeing et son Ă©quipe ont Ă©tudiĂ© les protĂ©ines spĂ©ciales connues sous le nom d’enzymes de synthèse des peptides non ribosomiques, et qui agissent comme de minuscules machines au sein des cellules. Ces «ĚýmachinesĚý» construisent des molĂ©cules en reliant de plus petites molĂ©culesĚý: les acides aminĂ©s. MalgrĂ© des dĂ©cennies de recherche, les scientifiques n’avaient pas rĂ©ussi Ă comprendre comment ces microbes agissaient pour former des mĂ©dicaments d’importance vitale.
Pour comprendre ce procĂ©dĂ©, les scientifiques ont utilisĂ© des outils de pointe permettant de prendre des photos 3D dĂ©taillĂ©es des «ĚýmachinesĚý» Ă deux reprisesĚý: avant et après la liaison des acides aminĂ©s. Pour y parvenir, ils ont dĂ» sĂ©parer les «ĚýmachinesĚý» afin d’obtenir de meilleures «ĚýposesĚý» pour les photos, puis les remettre ensemble.
«ĚýPrendre des photos 3D de ces enzymes Ă©normes, c’était comme rĂ©soudre un casse-tĂŞte composĂ© de molĂ©culesĚý», ajoute Angelos Pistofidis, auteur principal et doctorant.
«ĚýCette Ă©tude nous aura demandĂ© des annĂ©es de persĂ©vĂ©rance et causĂ© de nombreux revers, mais les rĂ©sultats en ont valu la peine. Pour la toute première fois, nous avons une preuve irrĂ©futable du fonctionnement de ces enzymes, et leur mĂ©canisme s’avère radicalement diffĂ©rent de ce qu’on avait imaginĂ© jusqu’à prĂ©sentĚý», affirme Martin Schmeing.
«ĚýNotre travail permet de dĂ©mystifier ce formidable mĂ©canisme naturel. Nous avons enfin dĂ©couvert comment ces machines microbiennes assemblent diffĂ©rents Ă©lĂ©ments pour former ces composĂ©s salvateurs. Cette prouesse, qui a demandĂ© plusieurs dĂ©cennies de travail, est le fruit d’un effort collectif menĂ© avec nos partenaires de l’UCLA.Ěý»
«ĚýEn fait, les microbes “se livrent Ă une course aux armements”, et nous venons de percer le mystère de l’étape cruciale leur permettant de fabriquer ces armesĚý», explique Martin Schmeing.
Il dit qu’à l’origine, les scientifiques pensaient que le procédé impliquait une catalyse basique générale. Ils savent maintenant que le procédé s’effectue grâce à une stabilisation électrostatique dans le cadre d’une réaction concertée.
La prochaine génération de médicaments
La découverte pourrait avoir des retombées considérables sur l’avenir de la médecine. En analysant plus en détail le fonctionnement de ces enzymes, on pourrait explorer de nouvelles avenues pour fabriquer des médicaments de nouvelle génération.
«ĚýCette dĂ©couverte ouvre un monde de possibilitĂ©s, se rĂ©jouit Martin Schmeing. Ces machines microbiennes nous offrent dĂ©jĂ une mine de traitements. En en comprenant les mĂ©canismes, nous pourrions nous-mĂŞme les concevoir pour crĂ©er de nouveaux mĂ©dicaments personnalisĂ©s.Ěý» Les scientifiques affirment que leur Ă©tude constitue une avancĂ©e majeure. Ils pourraient faire de ces machines un outil de rĂ©fĂ©rence pour la dĂ©couverte de nouveaux mĂ©dicaments.
Leurs conclusions permettent de tracer une nouvelle feuille de route pour l’étude d’autres systèmes biologiques complexes.
«ĚýLes mĂ©thodes novatrices que nous avons Ă©laborĂ©es pour Ă©tudier ces enzymes pourraient nous permettre de comprendre des machines molĂ©culaires similaires encore mĂ©connues, lesquelles fabriquent aussi des mĂ©dicaments ou remplissent d’autres fonctionsĚý», ajoute Angelos Pistofidis.
«ĚýLes connaissances fondamentales sont importantes, soutient Martin Schmeing. Et parfois, rĂ©soudre les Ă©nigmes que nous pose la nature permet d’ouvrir des portes dont nous ignorions mĂŞme l’existence.Ěý»
Martin Schmeing et son Ă©quipe n’en ont pas fini avec leurs recherches. «ĚýBien que cette Ă©tude mette en lumière l’étape principale de la synthèse de ces antibiotiques, nous avons encore beaucoup Ă apprendre des prochaines photos 3D de ces Ă©lĂ©gantes machines microbiennes.Ěý»
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L’article «ĚýStructures and mechanism of condensation in nonribosomal peptide synthesisĚý», par Angelos Pistofidis, Pengchen Ma, Zihao Li, Kim Munro, Ken Houk, Martin Schmeing et leurs collaborateurs de l’UniversitĂ© de la Californie Ă Los Angeles (UCLA), a Ă©tĂ© publiĂ© dansĚýNature. Cette Ă©tude a Ă©tĂ© financĂ©e par les Instituts de recherche en santĂ© du Canada et le Fonds de recherche du QuĂ©bec – SantĂ©.
Photo de gauche Ă droiteĚý:Ěýl'auteur principal et doctorantĚýAngelos Pistofidis and Prof. Schmeing