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Laboratoire

Génomique et Biochimie du Métabolisme

L’élucidation de la voie de dégradation de la trigonelline


 

Publié le 7 décembre 2018
Study of genes of unknown function belonging to synteny groups
L’élucidation de la voie de dégradation de la trigonelline met en lumière de nouvelles enzymes et de nouveaux métabolites. N. Perchat et al., PNAS 2018 May 8;115(19).

La trigonelline (ou N-méthylnicotinate, ou N-methylnicotinate-3-carboxylate) est un composé naturel produit notamment par les plantes terrestres et dans le milieu marin, où elle joue un rôle d’osmo-protectant. Cette molécule a largement attiré l’attention cette dernière décade pour son potentiel pharmacologique, mais les microbiologistes connaissaient son rôle de nutriment depuis bien plus longtemps. Pourtant, curieusement, aucune indication concernant sa voie de dégradation n’était disponible dans les bases de données métaboliques ou  la littérature scientifique.  

Nous avons utilisé le modèle bactérien du laboratoire, Acinetobacter baylyi ADP1, une bactérie du sol dont le génome est séquencé et pour laquelle nous disposons d’une banque complète de souches mutantes par délétion de gènes, pour identifier un groupe de gènes responsables de l’utilisation de la trigonelline. 

Après avoir produit les protéines sous forme recombinante, nous avons pu reconstituer in vitro la voie métabolique et l’analyser par une approche métabolomique sans a priori, puis par une étude enzymatique poussée. Deux molécules totalement inconnues jusqu’alors, dont nous avons élucidé la structure par RMN, sont apparues comme les premiers intermédiaires de la voie, qui conduit ultimement à la formation de succinate et de méthylamine. Contrairement à ce que pouvait laisser supposer la parenté structurale de la trigonelline avec l’acide nicotinique, la dégradation de la trigonelline ne converge pas vers ce composé mais révèle l’utilisation, par les bactéries, d’un autre mode de clivage du cycle pyridinique. 

Au final, alors que nous ne disposions d’aucune indication préalable sur le déroulement de la voie, nous avons donc élucidé l’ordre et la nature des réactions, décrit les métabolites intermédiaires de la voie, mis en évidence l’existence de cette voie dans des espèces bactériennes rencontrant de la trigonelline dans leur environnement et révélé un nouveau pan de l’inventivité métabolique dont fait preuve le monde microbien.


Figure legend: TG degradation pathway in ADP1. TgnA and TgnB, two-component TG oxygenase; TgnC, MFMB dehydrogenase; TgnD, MFMS hydrolase; TgnE, succinate semialdehyde dehydrogenase; TgnF, succinate semialdehyde dehydrogenase stimulating protein. Data from NMR analysis for MFMB and MFMS are indicated in grey boxes. A and A’ represent the two closed forms conformers of MFMB detected by NMR. B and B’ represent the two conformers of MFMS. TgnF is indicated in brackets since it is not known whether it is an enzyme.