Rôle et mécanisme de fonctionnement de nouvelles enzymes bactériennes – P-loop proteins

Durant les quinze dernières années, les programmes de séquençage massif des génomes ont conduit à un foisonnement de données qu'il faut parvenir à déchiffrer afin de comprendre le processus de la vie. Cependant, ces données révèlent un degré de complexité insoupçonnée, même pour les procaryotes, avec environ un tiers des génomes codant pour des protéines de fonction inconnue. Certaines de ces protéines sont largement répandues et sont regroupées dans des familles appelées UPF pour 'Uncharacterized Protein Families'. La compréhension du rôle et du mécanisme de fonctionnement de ces protéines inconnues est l'un des principaux challenges auquel la communauté scientifique doit maintenant faire face. Outre le désir légitime d'accroître nos connaissances, ceci pourrait déboucher sur des opportunités uniques de découvrir des nouvelles armes particulièrement utiles pour la santé publique. De fait, avec le besoin urgent de trouver de nouveaux médicaments afin de combattre les résistances aux antibiotiques classiques, certaines de ces nouvelles protéines, lorsqu'elles sont essentielles et spécifiques des bactéries, représentent des cibles prometteuses pour la recherche de nouveaux composés antibactériens. Une catégorie de protéines particulièrement intéressantes dans la cellule est celle qui récupère l'énergie chimique fournie lors de l'hydrolyse de la liaison entre les phosphates beta et gamma de l'ATP ou du GTP pour réaliser une fonction déterminée, et participe ainsi à des processus cellulaires extrêmement variés. Ces processus qui requièrent un apport d'énergie sont souvent vitaux pour la cellule et, dans ce cas, les enzymes qui les catalysent jouent alors un rôle essentiel. La plus grande famille d'ATPases/GTPases possède un motif caractéristique, connu sous le nom de motif 'P-loop', permettant ainsi d'identifier de nouvelles NTPases bactériennes simplement d'après leur structure primaire. De plus, quelques kinases y compris certaines protéine-kinases exclusivement bactériennes, possèdent également ce motif 'P-loop'. Ce projet a précisément pour but de comprendre la fonction, aussi bien au niveau cellulaire que moléculaire, de six de ces nouvelles protéines bactériennes possédant un motif 'P-loop', originellement identifiées à partir des séquençages des génomes, et largement répandues dans de nombreuses espèces. Pour atteindre cet objectif, deux des partenaires de ce projet ont déjà obtenu des données sur quatre de ces protéines, deux ATPases et deux GTPases, suggérant ainsi que les deux dernières sont probablement impliquées dans la biogenèse du ribosome. Cependant, il est fort probable que ces deux GTPases assurent d'autres fonctions. Ainsi, il faut poursuivre et accroître nos efforts par l'utilisation d'approches complémentaires afin d'identifier toutes les fonctions cellulaires de ces protéines et ainsi rester compétitif au sein de ce domaine de recherche très convoité. De plus, nous étendrons notre étude pour inclure deux autres protéines avec un motif 'P-loop' : une autre GTPase qui, parmi d'autres fonction, pourrait être impliquée dans la biogenèse du ribosome, et une tyrosine kinase susceptible de réguler de nombreux mécanismes cellulaires. Notre travail a été originellement initié avec l'archétype des bactéries à Gram positif, Bacillus subtilis, qui est parfaitement adapté pour mener à bien ce type de projet sur des protéines de fonction inconnue. Une partie de notre projet sera également réalisée par un troisième partenaire sur une deuxième bactérie modèle, Streptococcus pneumoniae, car cela nous permettra d'appréhender le rôle éventuel de certaines de nos protéines dans le processus de pathogénicité de cette souche.