Dans une étude récemment publiée dans Nature Chimie Biologie, les chercheurs se sont concentrés sur la para-nitro-L-phénylalanine (pN-Phe), un acide aminé non standard qui n’est ni l’un des vingt acides aminés standard ni observé dans la nature. pN-Phe a été utilisé par d’autres groupes de recherche pour aider le système immunitaire à préparer une réponse aux protéines auxquelles il ne répond pas habituellement.
« Le groupe fonctionnel chimique nitro a des propriétés précieuses et a été sous-exploré par les gens qui essaient de recâbler le métabolisme », a déclaré Kunjapur. « pN-Phe a également une belle histoire dans la littérature – il peut être ajouté à une protéine de souris, restitué à des souris, et le système immunitaire ne tolérera plus la version originale de cette protéine. Cette capacité est prometteuse pour le le traitement ou la prévention de maladies causées par des protéines voyous sur lesquelles le système immunitaire a du mal à se verrouiller. »
Les méthodes d’expansion du code génétique ont permis aux chercheurs d’augmenter « l’alphabet » des acides aminés disponibles codés par l’ADN. En couplant les techniques d’ingénierie métabolique avec l’expansion du code génétique, les chercheurs ont pu créer un système produisant des protéines nitrées de manière autonome.
« En raison de la chimie des groupes fonctionnels nitro, l’acide aminé que nous avons choisi comme cible pour ce projet n’était pas conventionnel, et de nombreux scientifiques de notre domaine ne s’attendaient peut-être pas à ce qu’il puisse être fabriqué par biosynthèse », a déclaré Kunjapur.
La prochaine étape de cette recherche consiste à optimiser leurs méthodes pour synthétiser de plus grandes quantités de protéines nitrées et à étendre ce travail à d’autres micro-organismes. L’objectif à long terme est d’affiner encore cette plateforme pour des applications liées aux vaccins ou aux immunothérapies.
« Je pense que les implications sont intéressantes, en ce sens que vous pouvez prendre le métabolisme central d’une bactérie, sa capacité à produire différents composés, et avec quelques modifications, vous êtes en mesure d’élargir son répertoire chimique », a déclaré Butler. « La fonctionnalité nitro est rare en biologie et absente des 20 acides aminés standard, mais nous avons montré que le métabolisme bactérien est suffisamment malléable pour pouvoir être recâblé pour créer et intégrer cette fonctionnalité. »
Kunjapur a ajouté : « Les bactéries sont des véhicules potentiellement utiles pour l’administration de médicaments. Nous pensons avoir créé un outil qui pourrait tirer parti de la capacité des bactéries à produire des antigènes cibles dans le corps et exploiter la capacité de la nitration à faire la lumière sur ces antigènes en même temps. . »
Plus d’information:
Neil D. Butler et al, Une plateforme pour la production distribuée de protéines nitrées synthétiques dans des bactéries vivantes, Nature Chimie Biologie (2023). DOI : 10.1038/s41589-023-01338-x