Molybdo-réductases Des systèmes enzymatiques de Rb sphaeroides ou d'E. coli sont caractérisés : (i) la nitrate réductase périplasmique (NapAB) qui est capable de réduire les oxydes de sélénium et (ii) l’oxydo-réductase MsrP, jouant un rôle dans la réparation du stress oxydant induit par le stress métallique (iii) la formiate déshydrogénase impliquée dans la réduction du CO2 (17). Nos travaux visent depuis plusieurs années à caractériser ces métalloprotéines au niveau structural (1, 17), biochimique (2,3,15) et biophysique (4, 5, 6, 7, 8, 9, 14) et se poursuivent actuellement dans le cadre d’un projet ANR blanc (MC2, 2011-2015) dont l’objectif est de comprendre la spécificité de substrat de ces métalloprotéines. Synthèse de chélateurs de métaux Nos travaux sont centrés sur deux familles de chélateurs : la nicotianamine et la phytochélatine. La nicotianamine (NA) est une petite molécule présente chez toutes les plantes qui possède la capacité de se lier à différents métaux tels que le Cu2+, le Zn2+, le Mn2+ et le Ni2+. La nicotianamine synthase (NAS) catalyse la biosynthèse de NA par condensation de trois molécules de S-adenosylméthionine. Nous avons étudié une protéine apparentée aux NAS eucaryotes mais provenant de l’archaea Methanothermobacter thermautotrophicus. Par une approche structurale, nous avons pu décrire pour la première fois un mécanisme enzymatique original de la synthèse de la NA (10,11,12). Nos travaux se poursuivent actuellement par l’étude d’analogues de NAS issus du monde bactérien. La staphylopine: La caractérisation structurale de la famille nicotianamine synthase (NAS), couplée à une analyse génomique nous a permis de proposer l'existence d'enzymes NAS-Like dans le domaine des bactéries. L'étude de ce système à travers l'exploration métabolomique, la mutagénèse ciblée, et l'analyse biochimique, nous a permis de découvrir un opéron chez Staphylococcus aureus qui code les différentes fonctions (systèmes d'export et d'import) requises pour la biosynthèse et le trafficking d'un metallophore à large spectre, analogue à la nicotianamine et baptisé la staphylopine. La biosynthèse de la staphylopine nécessite l'association de trois activités enzymatiques, jamais caractérisées à ce jour. Nous avons en outre démontré que la staphylopine est impliquée dans l'acquisition du nickel, cobalt, zinc, cuivre et du fer, selon les conditions de croissance. Cette voie de biosynthèse étant conservée chez plusieurs pathogènes, nos travaux soulignent l'importance de cette stratégie d'acquisition de métaux dans une infection bactérienne. Cette découverte a été récemment accepté pour publication dans la revue Science (18) et ouvre la voie à de nombreuses applications biomédicales potentielles. |

Crédit : Pascal Arnoux/CEA de Methanothermobacter thermautotrophicus Crédit : Pascal Arnoux/CEA |