Biosynthèse des purines, Inosine 5²-Monophosphate déshydrogénase, Guanosine 5²- monophosphate réductase, Domaine Bateman, Allostérie, Biochimie et ingénierie des protéines, Enzymologie, Biophysique, Biologie structurale, Interactions protéine-protéine

Le métabolisme des nucléotides joue un rôle central dans l'homéostasie cellulaire dans tous les règnes du vivant. En plus de servir de blocs de construction pour les acides nucléiques, les nucléotides agissent en tant que cofacteurs enzymatiques et transducteurs de signaux, nécessitant une régénération continue pour répondre aux exigences métaboliques. Ainsi, les enzymes de la voie de novo de biosynthèse des nucléotides puriques (DNPNB) émergent comme cibles thérapeutiques prometteuses pour le développement de nouveaux agents antimicrobiens. Mon projet de thèse a pour objectif d'élucider les mécanismes régulateurs de cette voie chez les bactéries selon différents angles. Premièrement, l'existence potentielle d'un complexe multiprotéique, similaire au purinosome des cellules eucaryotes, a été étudiée chez deux bactéries. En utilisant le double hybride bactérien, les résultats obtenus montrent l'existence d'interactions entre les enzymes de la voie DNPNB chez Escherichia coli et Pseudomonas aeruginosa, suggérant une organisation fonctionnelle conservée de cette voie chez les bactéries. De plus, une perturbation de l'assemblage de ce complexe affecte le fitness bactérien. Ces découvertes ouvrent la voie à la conception de nouveaux antibactériens ciblant les surfaces d'interactions protéines-protéines. Deuxièmement, le rôle régulateur du domaine Bateman, connu pour moduler allostériquement diverses enzymes, dont l'inosine 5'-monophosphate déshydrogénase (IMPDH) et la guanosine 5'-monophosphate réductase (GMPR), a été exploré. L'IMPDH catalyse l'oxydation de l'IMP en XMP, une étape cruciale pour la production de GMP, tandis que la GMPR régénère le GMP en IMP, maintenant l'équilibre entre les pools de nucléotides adényliques et guanyliques. En étudiant des variants dont le domaine Bateman a été supprimé ainsi que des chimères issues de l'échange du domaine Bateman entre représentants des deux classes d'IMPDHs ou avec celui de la GMPR, nous avons démontré que ce domaine joue un rôle clé dans la modulation de l'activité catalytique et de l'état oligomérique de ces enzymes. Par ailleurs, la régulation des IMPDHs en réponse à des nucléotides guanyliques a été explorée par des approches de biochimie et de biologie structurale intégrative, mettant en évidence le rôle crucial du domaine Bateman sur la cinétique et l'oligomérisation de l'IMPDH. Enfin, l'exploration de l'IMPDH en tant que cible thérapeutique a été effectuée en étudiant des composés appartenant à une série chimique en tant qu'inhibiteurs potentiels des IMPDHs bactériennes, notamment celles des pathogènes ESKAPEE. Ces composés ont été évalués par des approches in vitro, in silico et in cellulo. Certains d'entre eux, spécifiques de trois IMPDHs bactériennes, se sont avérés présenter une activité antibactérienne tout en n'ayant pas d'effet sur les cellules eucaryotes. Cette série chimique prometteuse pourrait servir de point de départ pour le développement de nouveaux agents antibactériens.