Les scientifiques ont développé une technique pour résoudre un mystère vieux de plusieurs décennies impliquant le produit chimique de la dinde qui rend les gens somnolents. Leur capacité cartographier les atomes impliqués dans la production de tryptophane ouvre la porte à de nouveaux antibiotiques et antifongiques.
En plus de ses célèbres effets secondaires post-Thanksgiving, le tryptophane remplit des fonctions clés dont beaucoup de gens ne sont pas conscients. Principalement, c’est un bloc de construction pour toutes les protéines. Sans cela, les gens auraient du mal à dormir, à cultiver ou à convertir les aliments en énergie. Il est essentiel non seulement pour les humains, mais aussi pour d’autres organismes comme les bactéries et les champignons.
Étudiants diplômés en chimie de l’UCR (de gauche à droite) : Jennifer Romero, Rittik Ghosh et Jacob Holmes, qui ont aidé à mener la nouvelle recherche. (Léonard Mueller/UCR)
Comprendre comment empêcher les organismes pathogènes de fabriquer leur propre tryptophane pourrait permettre une toute nouvelle classe de médicaments de traitement.
« Les cellules de notre corps ne fabriquent pas de tryptophane – nous devons en consommer. Mais les bactéries fabriquent les leurs et si ce processus est interrompu, elles mourront », a déclaré Jacob Holmes, étudiant diplômé en chimie de l’UCR et premier auteur d’un article décrivant la recherche.
« Donc, si nous pouvions ingérer quelque chose qui arrête les enzymes de leur corps produisant du tryptophane, cela n’affecterait pas nos cellules mais tuerait potentiellement les cellules bactériennes invasives », a-t-il déclaré.
Depuis plus de 20 ans, les scientifiques connaissent un produit chimique qui arrête les enzymes productrices de tryptophane dans les cellules, appelé benzimidazole. Mais jusqu’à présent, ils n’ont pas pu voir comment cela fonctionne. Leonard Mueller, chercheur principal principal et président du département de chimie de l’UCR, et ses collègues ont mis au point de nouvelles techniques qui leur permettent de le faire.
Leur travail est détaillé dans un papier publié dans les Actes de l’Académie nationale des sciences.
Une partie du problème avec les techniques antérieures est l’incapacité de voir la position des atomes d’hydrogène. L’hydrogène constitue la moitié des atomes d’une protéine. Sans voir où ils se trouvent, il était impossible de créer une image fidèle des interactions chimiques et de la façon dont les molécules s’emboîtent.
Modèle des sites actifs, y compris la position des atomes d’hydrogène. Crédit image : Leonard Mueller/UCR
« Imaginez que vous naviguez sur une nouvelle application de rencontres pour associer des thérapies à des cibles protéiques, et que vous ne pouvez voir que des avatars pixélisés des molécules et de leurs cibles. Vous n’avez pas assez d’informations pour balayer vers la droite ou vers la gauche », a déclaré Mueller.
« Si vous essayez de concevoir des médicaments, il est utile de comprendre comment les autres atomes sont disposés, mais vous devez également voir les atomes d’hydrogène pour savoir s’il y a correspondance », a-t-il ajouté.
Tout d’abord, l’équipe a utilisé un outil impliquant des rayons X pour trouver tous les atomes non hydrogène impliqués. Ensuite, ils ont utilisé le magnétisme nucléaire des atomes pour cartographier la structure chimique des molécules, y compris les emplacements des atomes d’hydrogène. Enfin, ils ont utilisé la modélisation informatique pour superposer les images et rapprocher les deux techniques avec une résolution qu’aucun n’aurait pu atteindre seul.
« Aucune de ces techniques ne peut à elle seule vous donner le résultat, mais combinées, vous avez vraiment une vue d’ensemble de la réactivité chimique », a déclaré Rittik Ghosh, étudiant diplômé UCR en biochimie et co-auteur de l’étude.
« Pendant si longtemps, nous avons deviné à quoi ressemblaient les sites actifs dans cette réaction. C’est l’une des premières techniques qui peuvent donner vie à la chimie », a déclaré Mueller. « Nous pensons qu’il sera puissant pour concevoir des produits thérapeutiques ainsi que des transformations chimiques industrielles. »
La source: UC Riverside
