Comprendre les mécanismes à l'origine de la résistance des micro-organismes pathogènes est primordial pour développer de nouveaux types d'antibiotiques. Les chercheurs du
CEA-Irig/LCBM/BioCat analysent plus précisément le système enzymatique MsrPQ qui pourrait permettre à ces bactéries de résister à notre système immunitaire. Il y a quelques années, des chercheurs ont découvert chez certaines bactéries pathogènes un nouveau système enzymatique Méthionine sulfoxyde réductase (MsrPQ) qui leur permettrait de résister à l'acide hypochloreux HOCl, produit par les cellules du système immunitaire inné telles que les macrophages et les neutrophiles.
L’acide hypochloreux provoque spécifiquement une oxydation des méthionines des protéines bactériennes, ce qui entraîne la perte de leur structure et de leur activité, et conduit à la mort du pathogène. Or, en réaction de défense, ces bactéries ont développé le système MsrPQ qui répare ces méthionines oxydées.
Grâce à des approches complémentaires (mutagénèse dirigée, spectroscopie de résonance paramagnétique électronique, électrochimie, chromatographie en phase liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse et AlphaFold), les chercheurs du CEA-Irig/LCBM/BioCat ont pu étudier en détail le mécanisme de MsrPQ, et notamment le rôle central de son composant membranaire MsrQ, qui catalyse une réaction spécifique de transfert d'électrons de l’espace cytoplasmique vers le périplasme. De plus, ils ont identifié que MsrQ contient, outre un
hème* deux nouveaux cofacteurs redox : une
flavine* et une
ubiquinone* (voir
Figure).
Au-delà de ces aspects fondamentaux étudiés ici, la compréhension du fonctionnement de ce nouveau système permettra de mieux caractériser les mécanismes de virulence bactérienne et de développer de nouveaux types d’antibiotiques.
* Les hèmes et les flavines sont des cofacteurs redox biologiques qui, lorsqu’ils sont associés à des enzymes, leur permettent de catalyser des réactions impliquant des transferts d’électrons.
* L’ubiquinone remplit également cette fonction, mais elle est plus généralement localisée dans les membranes cellulaires.