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Des chercheurs de l'Inra, en collaboration avec l'Université du Michigan (Etats-Unis), ont démontré comment de nouvelles enzymes bactériennes réalisent des réactions inédites pour la biosynthèse d'antibiotiques. Leurs résultats expliquent un nouveau type de mécanisme capable de transformer un simple acide aminé en molécule complexe et active. Publiés dans Nature Communications, ces travaux sont prometteurs pour la synthèse de molécules d'intérêt pharmaceutique, notamment la conception de nouveaux antibiotiques.

Connu depuis les années 50, le Thiostrepton A est un antibiotique produit naturellement par des bactéries du genre Streptomyces. C'est également une molécule prometteuse dans la lutte contre le cancer via l'inhibition de « proto-oncogènes », des gènes qui favorisent la prolifération de cellules cancéreuses. Cependant, sa synthèse demeure encore incomprise. Comment à partir de deux éléments simples que sont le tryptophane, un simple acide aminé, et un peptide, les bactéries peuvent-elles produire une molécule aussi complexe que le Thiostrepton A ?

Depuis plusieurs années, les chercheurs de l'Inra s'intéressent à une nouvelle famille d'enzymes appelées « enzymes à SAM radical ». Or, l'une d'entre elles (TsrM) est impliquée dans une étape précoce et cruciale de la voie de biosynthèse du Thiostrepton A. Dans leurs récents travaux menés en collaboration avec l'Université du Michigan (Etats-Unis), les scientifiques élucident le mécanisme d'action de TsrM dans la transformation du tryptophane (un acide aminé) en Thiostrepton A.

Par ailleurs, les données récentes de génomique et métagénomique montrent que ces nouvelles enzymes à SAM radical sont largement répandues dans le vivant, notamment dans la voie de biosynthèse de nombreux antibiotiques. Cette étude pourrait donc avoir de nombreuses retombées pour améliorer la synthèse de molécules thérapeutiques, notamment produire de nouveaux antibiotiques. De plus, ces travaux éclairent d'un jour nouveau la fonction d'un grand nombre d'enzymes dont certaines sont codées par notre microbiote intestinal (c'est-à-dire par les gènes des bactéries de notre système digestif) et dont on ignore encore le rôle.

The thiostrepton A tryptophan methyltransferase TsrM catalyses a cob(II)alamin-dependent methyl transfer reaction. Alhosna Benjdia, Stéphane Pierre, Carmen Gherasim, Alain Guillot, Manon Carmona, Patricia Amara, Ruma Banerjee & Olivier Berteau. Nature Communications, 12 octobre 2015.