Une nouvelle publication liée aux résultats du projet Rosetta@home vient de paraitre dans le prestigieux Science magazine. Science est une revue scientifique généraliste diffusée chaque semaine à 15.000 exemplaires et éditée par l'American Association for the Advancement of Science (l'Association américaine pour l'avancée de la science).
Cette publication décrit la modélisation informatique de nouvelles enzymes, les enzymes sont des protéines qui jouent un rôle de catalyseur biologique de réactions chimiques. Elles permettent d'accélérer jusqu'à des millions de fois les réactions chimiques du métabolisme se déroulant dans le milieu cellulaire ou extra-cellulaire. Rosetta@home permet, par le calcul informatique, de créer de toutes pièces de nouvelles enzymes qui jusqu'alors n'existaient pas à l'état naturel.

Parmi les nombreux débouchés de cette technique, on peut citer : la suppression de composés toxiques dans l'environnement (la bioremédiation) pour faciliter la synthèse de molécules médicamenteuses, et la création de la prochaine génération de bio-carburant.

Modélisation informatique d'enzymes rétro-aldol nouvellement synthétisées (de novo)

• Science, 7 Mars 2008
• Vol. 319. no. 5868, pp. 1387 - 1391

Accès au résumé de l'article en anglais

Lin Jiang,^1,2* Eric A. Althoff,^1* Fernando R. Clemente,⁴ Lindsey Doyle,⁵ Daniela Röthlisberger,¹ Alexandre Zanghellini,^1,2 Jasmine L. Gallaher,¹ Jamie L. Betker,¹ Fujie Tanaka,⁶ Carlos F. Barbas, III,⁶ Donald Hilvert,⁷ Kendall N. Houk,⁴ Barry L. Stoddard,⁵ David Baker^1,2,3

La création sur demande d'enzymes capables de catalyser toutes sortes de réactions chimiques recherchées est l'un des plus grands défis de la modélisation informatique des protéines. Par l'utilisation de nouveaux algorithmes, reposant sur des techniques de hachage, pour "construire" des sites actifs permettant des réactions en plusieurs étapes, nous avons modélisé des rétro-aldol qui utilisent 4 motifs catalytiques différents afin de catalyser la cassure d'une liaison carbone-carbone dans un substrat non naturel. Une activité rétro-aldolase a été détectée pour 32 des 72 modélisations expérimentalement testées. Ces 72 modélisations couvraient un éventail de protéines repliées. Les modélisations qui utilisaient une molécule d'eau explicite pour réduire le bruit de fond des protons ont été plus réussies par rapport à celles construites autour d'un ensemble de chaines latérales, avec des vitesses globales allant jusqu'à 4 ordres de magnitude et avec de multiples renouvellements.
La précision atomique du processus modélisé a été confirmé par la structure, déterminée par diffraction des rayons X, de la conformation active implantée dans deux protéines d'échafaudage (ces protéines permettent de regrouper plusieurs autres protéines qui doivent réagir ensemble), tous deux étaient presque superposables aux protéines modélisées.

¹ Département de Biochimie, Université de Washington, Seattle, État de Washington 98195, USA.
² Programme de modélisation biomoléculaire, Université de Washington, Seattle, État de Washington 98195, USA.
³ Institut de médecine Howard Hughes (HHMI), Université de Washington, Seattle, État de Washington 98195, USA.
⁴ Département de Chimie et de Biochimie, Université de Californie, Los Angeles, 90095, USA.
⁵ Division des sciences fondamentales, Centre de recherche sur le Cancer Fred Hutchinson, Seattle, État de Washington 98109, USA.
⁶ L'Institut Skaggs de Biochimie et le département de biochimie et de biologie moléculaire, Institut de recherche Scripps, La Jolla, Californie 92037, USA.
⁷ Laboratoire de Chimie Organique, École polytechnique fédérale (ETH) Zürich, 8093 Zürich, Suisse.

* Ces auteurs ont contribué de manière égale à ce travail.

Enzyme : Source Wikipedia