Elucider le mécanisme de résistance bactérienne à l'argent en combinant des méthodes biophysiques et des simulations dynamiques hybrides innovantes – Resist2Silver

Les propriétés antimicrobiennes de l’argent sont utilisées depuis des siècles. Cependant, son mode d’action et sa toxicité envers les bactéries restent inconnus. De manière similaire à la résistance aux antibiotiques, les bactéries Gram-négative ont su développer un mécanisme permettant de se débarrasser de l'argent. En effet, afin de contrecarrer son effet toxique, il existe une pompe à efflux pour éjecter le métal hors de la cellule. Cette pompe est constituée de 9 protéines encodées par l’opéron sil : une pompe à efflux chimiostatique Ag+/H+ SilCBA, une pompe ATPase SilP, un système à 2 composantes de régulation de transcription SilRS and 2 protéines périplasmiques liant l’argent SilF et SilE. Dans cette machinerie, la protéine SilE est uniquement produite lorsque l'argent est présent dans la cellule, ce qui en fait une cible de choix pour comprendre le mécanisme de résistance à l'argent. Cependant, la structure de SilE, son rôle exact ainsi que les mécanismes dans lesquels elle est impliquée dans la pompe à efflux sont encore inconnus. Le but de ce projet est de comprendre comment, au travers de la protéine SilE et de ses interactions avec les autres protéines de la pompe, les bactéries parviennent à se débarrasser de l'argent. Pour cela, nous utiliserons une combinaison de techniques expérimentales basées sur la spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN), le dichroïsme circulaire (CD) et la diffusion des rayons-X aux petits angles (SAXS) couplées à des méthodes hybrides de dynamique moléculaire reposant sur la métadynamique associée à des méthodes Q/MMM et des expériences de microbiologie. Les données RMN, CD et SAXS nous permettrons de comprendre comment la protéine SilE se replie en hélice au contact de l'argent. Ces techniques seront également mises à profit pour étudier le rôle de SilE vis-à-vis de protéines partenaires telles que SilF, SilS et SilB et nous permettant ainsi de comprendre comment l'argent est transférée dans la pompe à efflux pour être éliminé par la cellule. Les données expérimentales seront ensuite utilisées pour servir de guide dans des simulations de dynamique moléculaire et ainsi appréhender le mécanisme de repliement de SilE en temps réel mais également son rôle dans la régulation de l'argent au sein de la cellule. La première étape sera de paramétrer les champs de force indispensables pour représenter les liaisons Ag-His et Ag-Met. Une approche hybride QM/MM et dynamique moléculaire sera utilisée tout d’abord pour des peptides issus de SilE afin de définir la position préférentielle de l’argent (résidus His et/ou Met) pour le repliement de la structure en hélice puis sur la protéine entière. Il sera alors possible de décrire le chemin énergétique du processus de repliement de SilE. Cette étude complète permettra ainsi de mieux cibler les futurs besoins en termes de molécules bioactives permettant de combattre la résistance à l'argent. Ce projet sera mené par l'équipe Biosys de l'Institut des Sciences Analytiques qui dispose d'un panel de chercheurs reconnus dans les domaines abordés dans ce projet.