Spécificité de substrat de la Dihydroflavonol 4-Reductase (DFR) - Complétons le puzzle – DFR-SPEC

Spécificité de substrat de la dihydroflavonol 4-réductase (DFR) – Complétons le puzzle

Contexte général de recherche
La dihydroflavonol 4-réductase (DFR) est une enzyme clé dans la biosynthèse des anthocyanes et catalyse la réduction des dihydroflavonols en leucoanthocyanidines. Certaines DFR peuvent convertir le dihydrokaempférol (DHK), la dihydroquercétine (DHQ) et la dihydromyricétine (DHM) indépendamment de leur schéma d'hydroxylation du cycle B, tandis que d'autres présentent une spécificité de substrat spécifique. Les différences proviennent apparemment de mutations subtiles de la séquence d'acides aminés. Malgré de nombreuses études sur la spécificité du substrat de l’enzyme DFR, il n'y a toujours pas de compréhension systématique de la façon dont cette spécificité est déterminée au niveau moléculaire. Ce projet vise à élucider les bases de la spécificité de l’enzyme DFR et de sa relation structure-fonction en fonction du schéma d'hydroxylation du cycle B des substrats.

Hypothèses
H1 : Les spécificités de substrat rapportées dans la littérature sont fréquemment entachées de biais inhérents aux systèmes de test utilisés et, par conséquent, ne sont pas nécessairement comparables. Cela ne permet pas des conclusions fiables sur les relations structure-fonction. L'évaluation des systèmes de dosage devient alors incontournable pour la communauté scientifique.
H2 : Au moins quatre types d’enzymes DFR sont caractérisés (non spécifique, spécifique à DHK, spécifique à DHM, anti-spécifique à DHK). Jusqu'à présent, aucune explication cohérente de ces différences de spécificité au niveau moléculaire n'est disponible.
H3 : Après avoir généré et consolidé les données pour la spécificité de substrat de DFR, il deviendra possible de la prédire à partir de sa séquence en acides aminés et de pointer au niveau atomique les points discriminants à la base de ces différences.
H4 : Compte tenu des faibles taux d'expression de la DFR du maïs dans le Pétunia transgénique, nous émettons l'hypothèse que l’enzyme DFR spécifique du substrat DHM du Pétunia est capable de convertir le substrat DHK dans des conditions exceptionnelles.

Approches
Nous analyserons les types de tests DFR les plus couramment utilisés pour comprendre les raisons des résultats incohérents trouvés dans la littérature. La disponibilité de la structure cristalline de la DFR de vitis vinifera permettra de combiner les résultats expérimentaux des tests enzymatiques (comprenant les expériences de mutations dirigées au sein du site de la DFR de Vitis) et les approches de modélisation moléculaire (incluant l’étude de la labilité du substrat dans la cavité enzymatique) et vice versa. Sur la base de ces résultats, un schéma permettant de prédire la spécificité de substrat de DFR à partir des séquences d'acides aminés sera établi.

Niveau d'originalité
La combinaison unique de l'expertise complémentaire des partenaires du projet permettra la définition complète, la description moléculaire et la prédiction de la spécificité du substrat de DFR à partir des informations données par la séquence de ces enzymes. De plus, de nouveaux tests d’évaluation de DFR seront fournis pour permettre la génération de futurs résultats enzymatiques comparables et fiables.

Chercheurs principaux impliqués
Dr. Christian Haselmair-Gosch, Technische Universität Wien, Institut de génie chimique, environnemental et bioscience, ORCID 0000-0003-3231-0962
Pr Serge Antonczak, Université Côte d'Azur, Institut de Chimie de Nice, ORCID 0000-0003-2758-8409