Etude de la programmation moléculaire de polykétides synthases de mycobactéries pathogènes – XPKS-MYCO

Les polykétides synthases de type 1 (PKS) sont des protéines de grande taille, modulaires et complexes qui sont responsables de la biosynthèse d?une classe de composés naturels très variés, les polykétides. Ceux-ci sont impliqués dans des processus biologiques importants tels que la biogenèse de l?enveloppe ou la pathogénie de certaines bactéries. Certains polykétides présentent également des propriétés pharmacologiques très intéressantes et largement utilisées : antifongiques, antibiotiques, immunodépressives, antitumorales? Les PKS catalysent l?élongation d?un substrat en faisant intervenir plusieurs domaines catalytiques et en utilisant un répertoire diversifié de précurseurs et d?unités d?élongation. Le nombre et la nature des domaines présents sur une PKS vont déterminer quel type de polykétide sera synthétisé. On retrouve ainsi le concept de programmation moléculaire qui s?appuie sur la reconnaissance moléculaire et sur la notion d'itération. Le but de ce projet est d?établir les bases moléculaires et structurales du fonctionnement et de la spécificité d?un ensemble cohérent de PKS afin de définir leur programmation moléculaire. Pour atteindre ce but, trois équipes de l?Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale ont décidé de regrouper leurs expertises scientifiques au sein d?un consortium. Ces trois équipes présentent des compétences complémentaires et reconnues en biologie moléculaire et ingénierie des protéines (Eq. C. Guilhot), en biochimie analytique et structurale (Eq. M. Daffé), et en biophysique et biologie structurales (Eq. L. Mourey). Il a été choisi de travailler sur un groupe cohérent de PKS produites par Mycobacterium tuberculosis. Le décryptage des relations structure-fonctions de machineries enzymatiques complexes demeure un fantastique challenge. Il est à noter qu?à ce jour aucune structure de PKS n?a été établie. Plusieurs stratégies complémentaires ont donc été mises en place pour cette étude. Nous proposons de déterminer les structures de protéines entières par radiocristallographie des rayons X. Pour pallier d?éventuels problèmes de cristallisation de ces enzymes de grande taille, nous travaillerons aussi sur les différents domaines catalytiques ou sur des fragments de protéines dont les bornes auront été déterminées par différentes approches. Nous utiliserons alors une approche hybride où des informations structurales obtenues à basse résolution pour des protéines entières seront combinées aux structures cristallographiques haute résolution des domaines individuels. Les données structurales seront combinées à celles obtenues par d?autres approches complémentaires d?enzymologie et de biologie moléculaire comprenant la caractérisation des activités enzymatiques et l?étude de mutants ponctuels produits par mutagenèse dirigée. Ce projet original et ambitieux générera des résultats importants et novateurs sur l?organisation et la programmation moléculaire de systèmes enzymatiques complexes, ouvrant la voie à la manipulation rationnelle de ces systèmes. La complémentarité et la synergie des trois équipes impliquées sont attestées par un ensemble de publications communes et de contrats de collaboration. Par ailleurs, des expériences et des validations préliminaires ont été réalisées sur certaines des PKS sélectionnées.