Les Molybdoenzymes ForCE: Nouvelles opportunités pour la réduction du CO2 – FORCE

Les Formiate déshydrogénases (FDH) catalysent l'oxydation réversible du formiate en CO2 et peuvent être utilisées comme biocatalyseurs dans la capture du carbone et la conversion du CO2. Les FDHs contiennent du molybdène ou du tungstène dans le site actif ainsi que des centres [Fe-S]. Il est important de noter que le mécanisme de réaction des FDH n’est pas clair. En particulier, il existe un manque d'informations structurelles sur les intermédiaires du cycle catalytique ainsi qu'un manque de connaissances sur l'identité des résidus contrôlant la catalyse et la directionnalité, c'est-à-dire l'oxydation du formiate versus la réduction du CO2. Nous avons récemment identifié deux FDH non-canoniques, nommées ForCE1 et ForCE2 dans la bactérie modèle Bacillus subtilis. Celles-ci sont également conservées dans les firmicutes et dans certains autres phylums bactériens et archéens. La séquence ForC s'écarte des résidus consensus associés à une activité FDH. De plus, la sous-unité partenaire ForE, ne présente aucune similitude avec celles d'autres FDHs ou métalloprotéines et contient un Domaine de Fonction Inconnue (DUF1641). Le projet FORCE vise à identifier (i) le rôle des FDHs non-canoniques dans le métabolisme microbien, (ii) les résidus proches du site actif contrôlant la catalyse et la directionnalité et (iii) le mécanisme catalytique d'oxydation du formiate et de réduction du CO2. Dans ce but, nous tirerons profit de l'utilisation de B. subtilis car c'est le seul organisme génétiquement utilisable hébergeant de telles FDHs non canoniques. De plus, nous avons construit un projet multidisciplinaire alliant biologie (microbiologie, biochimie, enzymologie, bioénergétique, biologie structurale), biophysique (RPE et spectroscopies avancées) et chimie (modélisation calculs et simulations de dynamique moléculaire, électrochimie). Ce projet a un fort potentiel de rupture dans le domaine des FDHs et plus généralement dans la compréhension de la réactivité des enzymes à Mo/W.