Ingénierie enzymatique pour la production microbienne de pyoverdines améliorées pour des applications biomédicales. – PYOCLICK

La biosynthèse combinatoire s’appuie sur des approches d’ingénierie enzymatique et métabolique visant à modifier la production de peptides naturels, notamment en incorporant des acides aminés non canoniques (ncAA) dans leur séquence. Cette stratégie génère des peptides porteurs de groupements fonctionnels pour la bioconjugaison, diversifiant ainsi leurs structures, propriétés et applications. Le projet PYOCLICK applique cette approche à la biosynthèse de la pyoverdine (Pyo), principal sidérophore de Pseudomonas aeruginosa, dont les propriétés de chélation de métaux et de transport spécifique sont particulièrement intéressantes pour des applications biomédicales visant à combattre ce pathogène critique. PYOCLICK s’appuie sur des travaux récents publiés par trois des partenaires du consortium, décrivant l’ingénierie d’une enzyme de la biosynthèse de Pyo, permettant l’incorporation d’un acide aminé portant une fonction azide. Cela conduit à la synthèse, par la souche mutante, d'une Pyo fonctionnalisée (azido-Pyo), qui est efficacement conjuguée par chimie click à un antibiotique et transportée dans P. aeruginosa. Cependant, le faible rendement de cette production, dû à la faible spécificité de l’enzyme pour l’acide aminé fonctionnalisé, limite son exploitation. L’objectif du projet PYOCLICK est d’utiliser des méthodologies innovantes et de pointe et pour optimiser la production d’azido-Pyo et permettre la synthèse de nouveaux conjugués. Nous exploiterons des outils avancés de modélisation moléculaire afin de concevoir une enzyme plus spécifique pour l’acide aminé fonctionnalisé. Une méthode de criblage innovante et plus haut débit, basée sur un système acellulaire, sera développé pour identifier les enzymes les plus spécifiques. Les souches productrices d’azido-Pyo seront construites et leur production optimisée grâce à un scale-up en bioréacteur. Deux types de conjugués seront ensuite synthétisés pour cibler les infections à P. aeruginosa i) des conjugués Pyo-antibiotiques permettant une vectorisation ciblée et spécifique des antibiotiques pour traiter les infections ii) des conjugués Pyo-sidérophore octadentate pour le diagnostic des infections par imagerie in vivo. Ce projet repose sur une approche combinant biologie synthétique, ingénierie des protéines et chémobiologie, ouvrant un large champ d’applications pour la Pyo et potentiellement pour d’autres peptides. Il s’appuie sur la capacité des cellules à fonctionner comme de véritables usines biologiques, offrant ainsi une solution durable pour la production de molécules à haute valeur ajoutée dans des conditions respectueuses de l’environnement.