En combinant chimie, mathématique et physique, des chimistes de l’University of California in Los Angeles et de l’University of Washington, Seattle, ont réussi à synthétiser des enzymes capables de catalyser la réaction d’élimination de Kemp, une transformation chimique non naturelle, au cours de laquelle un atome d’hydrogène est détaché d’un atome de carbone, marquant ainsi une étape majeure dans le domaine de la chimie computationelle et l’ingénierie protéique.
L’équipe du Pr Houk est impliquée dans le programme Protein Design Processes, mis en place par la DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency), dont le but est de développer des technologies qui rendent possible le design et la création d’enzymes de synthèse. Le site actif des enzymes a été créé à l’aide d’algorithmes spécifiques et de supers-ordinateurs. Des méthodes computationelles modernes basées sur les lois physiques de mécanique quantique ont permis l’étude détaillée des mécanismes de réaction chimique. En explorant de multiples combinaisons de groupements chimiques, les scientifiques ont pu identifier ceux susceptibles de faciliter la transformation chimique souhaitée.
Cette étape franchie, les scientifiques ont déterminé l’arrangement tridimensionnel précis de ces groupements chimiques, qui est critique pour la spécificité et l’activité de l’enzyme. L’équipe de recherche du Pr Baker a ensuite mis au point la séquence d’acides aminés capable, en se repliant, de former ce site actif, et ont finalement produit les enzymes.
Les enzymes naturelles sont des protéines qui permettent d’accélérer jusqu’à un million de fois les réactions chimiques du métabolisme se déroulant dans le milieu cellulaire ou extracellulaire. En réarrangeant des groupements chimiques au sein des protéines pour permettre la réaction désirée, les équipes de recherche dirigées par les Professeurs Kendall Houk, UCLA, et David Baker, University of Washington, ont permis la production d’enzymes capables de catalyser des réactions qui ne le sont pas au naturel. Ces travaux ont été financés par la DARPA et par la NSF (National Science Foundation).
A terme, les enzymes de synthèse ont des applications potentielles dans le domaine médical, de part leur capacité à augmenter l’efficacité des médicaments. Elles pourraient être utilisées également dans le domaine militaire pour leur potentiel à désactiver les agents biologiques pathogènes.
Source :
– "Designer Enzymes Created By Chemists Have Defense And Medical Uses", ScienceDaily, 20/03/2008 – https://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080319160050.htm
– "Designers Enzymes Created By Chemists, UCLA, U. of Washington", Stuart Wolpert, 19/03/2008 – https://www.newsroom.ucla.edu/portal/ucla/designer-enzymes-created-by-ucla-46985.aspx
– "Designers Enzymes Created By Chemists, UCLA, U. of Washington", EurekAlert, 19/03/2008 – https://www.eurekalert.org/pub_releases/2008-03/uoc–ec031908.php
Pour en savoir plus, contacts :
– Sur l’étude citée : https://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/abs/nature06879.html
– Sur la DARPA : https://www.darpa.mil/
– Sur les enzymes : https://fr.wikipedia.org/wiki/Enzyme
– Sur le Professeur Houk : https://www.chem.ucla.edu/houk/houk.htm
– Sur le laboratoire du Professeur Baker : https://depts.washington.edu/bakerpg/newindex.html
Code brève
ADIT : 53726
Rédacteur :
Camille Arnaud, [email protected] ; Mireille Guyader, [email protected]
