La recherche scientifique demande de la patience. Les récompenses ne sont pas toujours immédiates et la technologie nécessaire n’existe pas toujours. Michael A. Trakselis, Ph.D., professeur et directeur des affaires supérieures au Département de chimie et de biochimie de l’Université Baylor, le comprend.
Depuis 15 ans, Trakselis s’intéresse à l’enzyme MCM8/9. Faisant partie de la famille des protéines de maintenance des minichromosomes (MCM), MCM8/9 est directement liée à l’insuffisance ovarienne, à l’infertilité et aux cancers, notamment les cancers de l’ovaire, des testicules et du côlon, mais on sait peu de choses sur le fonctionnement de cette enzyme et son lien avec la maladie. On ne comprenait pas la relation entre la structure et la fonction de l’enzyme.
La recherche – Activité, préférence de substrat et structure de l’hélicase HsMCM8/9 – a été publiée dans la revue Recherche sur les acides nucléiques. Grâce à ces nouvelles informations, les chercheurs du laboratoire Trakselis et d’ailleurs disposent d’une feuille de route pour mieux comprendre la fonction de ce complexe enzymatique et comment les mutations peuvent être liées à la maladie.
« Les mutations de MCM8 ou MCM9 peuvent provoquer l’infertilité et le cancer ; pourtant, nous ne savons pas pourquoi nous contractons certaines maladies lorsqu’il y a des mutations dans cette protéine », a déclaré Trakselis. « Avoir la structure pourrait nous aider à comprendre une partie de cela. »
Avant que cela puisse se produire, Trakselis a dû surmonter deux obstacles : la technologie et une solution protéique stable nécessaire pour mener la recherche.
Jusqu’à récemment, la technologie nécessaire pour comprendre MCM8/9 n’était pas facilement disponible. Le microscope électronique à cryo-transmission à particule unique (cryo-EM) est un microscope très sensible et coûteux qui n’est disponible que depuis environ huit ans.
Modèle généré par ordinateur de l’enzyme MCM8/9. Crédit : Université Baylor
« C’est un instrument massif, mais il permet d’imager des choses vraiment minuscules », a déclaré Trakselis.
Le cryo-EM aide à visualiser et à résoudre à quoi ressemble la structure en projetant des faisceaux d’électrons dans le matériau. « En fonction de la manière dont les faisceaux sont réfléchis ou réfractés, vous pouvez commencer à construire une structure. »
Dans le cadre de cette recherche, en collaboration avec des chercheurs de l’Université Rice et du système des sciences de la santé de l’Université du Texas à Houston, le Dr Trakselis a pu accéder à un cryo-EM.
L’obstacle suivant consistait à créer une solution protéique stable et pure. Un échantillon impur ou instable empêcherait le cryo-EM de révéler des informations structurelles précises sur le complexe MCM8/9. Trakselis et son équipe ont essayé plusieurs approches pour exprimer et purifier diverses constructions de MCM8/9, mais elles étaient de faible pureté et solubilité. Après de nombreux essais et erreurs, l’équipe a finalement essayé des cellules d’insectes pour l’expression de cette protéine humaine, ce qui a finalement abouti à une protéine pure et stable permettant l’imagerie cryo-EM du complexe MCM8/9.
Une fois les barrières supprimées, Trakselis et son équipe ont pu démêler la structure du MCM8/9 lié à son substrat, l’ADP.
Pour Trakselis, ce n’est que le début. Il y a d’autres questions auxquelles il faut répondre.
« Nous avons décrit la relation structure-fonction de base, mais nous ne savons pas ce qu’elle fait au niveau cellulaire et dans quel contexte », a déclaré Trakselis.
Plus d’information:
David R McKinzey et al, Activité, préférence de substrat et structure de l’hélicase HsMCM8/9, Recherche sur les acides nucléiques (2023). DOI : 10.1093/nar/gkad508