Assemblage et structure de complexes macromoléculaires essentiels pour la biosynthèse de la paroi bactérienne – BACSCREEN

Biologie moléculaire, biochimie, cristallographie, tests génétiques et microbiologiques, mutagenèse dirigée, criblage de banques de petites molécules

Nous sommes en train de caractériser des complexes multi-proteiques du cytoplasme et du periplasme de pathogènes humains comme Bordetella pertussis et Helicobacter pylori

La caractérisation structurale et fonctionnelle de ces complexes sera essentielle pour l'identification de nouveaux inhibiteurs des interactions protéine-proteine qui pourraient éventuellement être développés en tant que nouveaux antibiotiques.

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La paroi bactérienne est une structure tridimensionnelle complexe qui protège la bactérie du stress environnemental et lui donne sa forme. Elle joue aussi un rôle essentiel lors des processus de division de la bactérie et élongation de sa paroi. La biosynthèse de son composant principal, le peptidoglycane, requiert la coordination des activités de protéines qui sont présentes dans les compartiments cytoplasmique et periplasmique de la cellule; en outre, certaines de ces protéines interagissent avec le cytosquelette bactérien.

Le ciblage du processus biosynthétique du peptidoglycane avec les antibiotiques type beta-lactamine est une stratégie de succès pour combattre les infections microbiennes depuis plus de 80 ans. Néanmoins, des souches résistantes à ces antibiotiques sont maintenant identifiées couramment dans des hôpitaux du monde entier. La grande complexité du processus de formation de la paroi pose un défi pour le développement de nouveaux agents antibactériens ainsi que pour l’étude d’interactions macromoléculaires qui régulent la biosynthèse du peptidoglycane. Dans le projet BACSCREEN, nous étudierons structure et fonction de complexes macromoléculaires qui participent aux phases cytoplasmique et periplasmique de la biosynthèse du peptidoglycane. Nous nous concentrerons sur les complexes des enzymes Mur synthetases, qui formeraient un assemblage macromoléculaire qui concentrerait les éléments formateurs du peptidoglycane juxtaposés à la membrane, ainsi que les complexes des Penicillin-Binding Proteins (PBPs), qui catalysent les deux dernières réactions de formation de la paroi. Dans ce but, nous utiliserons une combinaison de méthodes structurales comme la cristallographie aux rayons X, la diffusion aux petits angles, la microscopie électronique, et l’ultracentrifugation analytique, ainsi que des techniques de biochimie et microbiologie. En outre, en employant un test de fluorescence a temps résolu qui nous est déjà disponbile grâce a une collaboration avec la société Hybrigenics, qui est capable de détecter des interactions entre les PBPs et ses partenaires, nous allons cribler des chimiotheques spécifiques pour identifier des nouvelles molécules capables de bloquer cette interaction ; en outre, des molécules chimériques seront développées. L’existence de résultats préliminaires obtenus grâce à la collaboration entre les deux partenaires, qui inclut un test de fluorescence déjà montré comme étant capable d’identifier des interactions entre des assemblages de PBPs, indique que le travail proposé ici permettra la compréhension d’aspects essentiels des machineries d’assemblage du peptidoglycane qui seront importants non seulement pour le développement de nouveaux antibiotiques mais aussi pour la compréhension de mécanismes généraux de synthèse de la paroi bactérienne et la formation de complexes macromoléculaires.