Apprendre de la nature : comment un champignon facilite un travail difficile
Des chercheurs analysent une voie de biosynthèse fongique et découvrent une enzyme efficace
L'étude de la biosynthèse de la panépoxydone, une substance importante pour la recherche biomédicale, chez les basidiomycètes a révélé qu'une nouvelle enzyme jouait un rôle important de catalyseur. Les résultats des chercheurs du Leibniz-HKI, de l'université Friedrich Schiller d'Iéna et du cluster d'excellence Balance of the Microverse ont été publiés dans la revue "Angewandte Chemie International Edition".
Le panus roux, scientifiquement appelé "Panus rudis", est un champignon de la famille des pores de tige. Il est l'un des premiers à coloniser le bois mort de feuillus, préfère les endroits exposés au soleil et peut survivre sans dommage à de longues périodes de sécheresse. Mais il y a autre chose qui le rend intéressant pour l'industrie pharmaceutique. Elle produit de la panépoxydone, qui appartient à la famille des substances époxycyclohexénones (ECH). Ces substances naturelles sont connues pour leur bioactivité. La panépoxydone est utilisée dans la recherche biomédicale pour interrompre les voies de signalisation cellulaires qui jouent un rôle dans l'inflammation. En outre, des études sur la panépoxydone ont montré un effet antitumoral contre diverses cellules du cancer du sein ainsi que des effets antimicrobiens.
Le panus roussâtre décodé
La synthèse chimique des ECH étant difficile, il est nécessaire de recourir à la biosynthèse des substances. Or, si les enzymes responsables de la synthèse des ECH chez les bactéries et les champignons tubulaires (ascomycètes) sont déjà connues, ce n'était pas le cas jusqu'à présent pour la classe de champignons connue sous le nom de basidiomycètes. "Même si nous savons que les organismes produisent à peu près les mêmes substances actives, nous ne pouvons pas supposer qu'ils le font de la même manière", explique Dirk Hoffmeister, professeur de microbiologie pharmaceutique à l'université d'Iéna et chef de groupe au Leibniz-HKI.
Le professeur Yan-Long Yang, premier auteur de l'étude, est venu à l'université d'Iéna en provenance de l'université de Lanzhou en Chine dans le cadre d'une bourse de recherche Humboldt. Avec l'équipe de Dirk Hoffmeister, il a étudié plus en détail la biosynthèse de la panépoxydone et découvert l'enzyme PanH.
Plusieurs voies pour un même résultat
PanH, une enzyme du groupe du cytochrome P450, catalyse l'époxydation sélective des cyclohexénones, ce qui est difficile à réaliser par synthèse chimique mais essentiel pour l'efficacité des substances. "La collaboration avec Yan-Long Yang a été très productive. L'échange de connaissances et de méthodes a très bien fonctionné dans les deux sens et les deux parties ont bien progressé", se réjouit M. Hoffmeister. Le résultat confirme l'hypothèse selon laquelle les substances actives similaires ne doivent pas toutes être produites de la même manière par les organismes. L'époxydation des ECH chez les basidiomycètes s'est en fait développée parallèlement à celle des bactéries et des ascomycètes et utilise des enzymes différentes.
Une enzyme aux multiples talents
"La question suivante que s'est posée Yang était de savoir si l'enzyme pouvait également effectuer cette réaction avec d'autres molécules", rapporte Hoffmeister. "Et c'est là l'aspect le plus pertinent de l'étude : si l'on donne à l'enzyme des substrats qui n'existent pas à l'état naturel dans la cellule, l'époxydation se produit généralement de toute façon, de sorte que l'enzyme fonctionne de manière assez peu spécifique. En variant la chaîne latérale des substrats, l'équipe a pu produire une petite bibliothèque de substances. "Cela nous a permis de montrer que l'enzyme est un catalyseur utile et polyvalent ayant une importance biotechnologique. L'époxydation est l'insertion d'un atome d'oxygène dans une molécule, et comme les atomes d'oxygène simples sont très réactifs, il s'agit d'un défi de taille qu'il faut relever en apprenant comment la nature s'y prend. C'est d'autant plus intéressant que de nombreux produits pharmaceutiques contiennent de l'oxygène.
"L'objectif à long terme est d'utiliser cette enzyme pour produire une plus grande bibliothèque de substances et de les tester pour des activités améliorées et plus spécifiques dans l'espoir d'une application pharmaceutique", conclut Hoffmeister.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Yan‐Long Yang, Man Zhou, Lin Yang, Markus Gressler, Johannes Rassbach, Jacob M. Wurlitzer, Ying Zeng, Kun Gao, Dirk Hoffmeister; "A Mushroom P450‐Monooxygenase Enables Regio‐ and Stereoselective Biocatalytic Synthesis of Epoxycyclohexenones"; Angewandte Chemie International Edition, Volume 62, 2023-10-31
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