Décortiquer la structure des protéases intra-membranaires

Les protéines membranaires représentent un tiers des protéines présentes dans les organismes vivants. Bien que la moitié des médicaments cibles ces protéines, la structure de seulement 1 % d'entre elles a été définie. La préséniline est une protéase intra-membranaire impliquée dans plusieurs processus physiologiques, et notamment l'apparition précoce de la maladie d'Alzheimer.

Les premiers travaux visant à définir la structure de cette protéine humaine se sont soldés par un échec. C'est la raison pour laquelle des scientifiques se sont penchés sur les homologues de la préséniline procaryotique (HSP) dans le cadre du projet INTRAMEMPROT (Mechanistic and structural insight into di-aspartyl intramembrane proteases) financé par l'UE. Ils ont tenté d'obtenir une vision structurelle et fonctionnelle d'une famille de protéines membranaires des archées étant donné que ces dernières présentent des similitudes structurelles avec la préséniline.

Les chercheurs ont cloné 33 HSP différents ainsi que des mutants capables de stabiliser les enzymes en vue d'une expression dans E. coli. Les chercheurs ont ainsi réussi à produire et purifier dix de ces clones HSP. Toutefois, malgré d'importants efforts d'optimisation en vue d'obtenir de bons cristaux de HSP, une diffraction en rayons X insuffisante a empêché l'analyse structure de HSP.

Dès lors, le groupe a décidé de travailler sur la définition structurelle des CDP-alcool phosphotransférases. Ces protéines membranaires sont responsables de la biosynthèse des lipides fondamentaux des membranes. La cardiolipine en fait partie. Elle est essentielle aux processus respiratoires des bactéries et des mitochondries chez les eucaryotes. La structure de la CDP-alcool phosphotransférase des archées a été établie, offrant ainsi pour la première fois des informations sur les mécanismes de réaction de cette série d'enzymes membranaires.

Globalement, les activités du projet INTRAMEMPROT ont permis de venir à bout des restrictions générales associées à l'établissement de la structure des enzymes liés à la membrane. Les informations ainsi obtenues ont permis de tirer des conclusions essentielles quant aux sites de liaison et les modifications de forme. Enfin, la méthode adaptée pourrait s'étendre à la cristallisation d'autres protéines.