De la même façon, les protéines bactériennes sont au centre des processus cellulaires assurant la survie des bactéries. La régulation des taux de protéines est essentielle au bon fonctionnement des cellules et, ultimement, à la survie de l’organisme; cette régulation se fait principalement par l’intermédiaire de protéases, des enzymes qui dégradent les protéines pour en permettre la digestion et l‘absorption.
Taylor Lanosky, étudiante de premier cycle sous la supervision du professeur Christopher Boddy, s’intéresse à une protéase bien particulière : ClpYQ. Cette protéase dépendante de l’ATP est l’une des six présentes dans la bactérie Bacillus subtilis. Contrairement à d’autres protéases, ClpYQ n’avait jamais été caractérisée; sa structure, sa fonction, ses voies de dégradation et ses substrats demeurant de véritables énigmes. Le projet de mémoire de spécialisation de Taylor visait donc à définir les caractéristiques des premiers substrats de ClpYQ afin de pouvoir la cibler à l’aide d’antibiotiques. On sait que l’antibiotique armeniaspirol cible ClpYQ, empêchant la division des cellules et entraînant ainsi la mort de la bactérie, mais on ne sait pas comment; voilà une autre visée des travaux de l’étudiante.
Grâce à de nombreuses techniques biochimiques, dont le clonage, la purification de protéines, les tests de dégradation in vitro et in vivo, la transformation de Bacillus subtilis et la collecte de données de concentration minimale inhibitrice pour l’armeniaspirol, Taylor a finalement pu identifier les deux premiers substrats de ClpYQ : les protéines DivIVA et Mbl. Des résultats surprenants lui ont permis de démontrer que ces deux protéines étaient également les substrats d’une autre protéase dépendante de l’ATP, ClpXP. DivIVA semble essentielle à la division cellulaire, alors que Mbl intervient dans l’élongation des cellules. Taylor a remarqué qu’un excès de l’un ou l’autre de ces substrats menait à l’arrêt de la division cellulaire, puis à la mort de la bactérie, démontrant du coup que l’armeniaspirol ciblait effectivement ClpYQ et inhibait la dégradation de DivIVA et de Mbl, pour ultimement tuer la cellule.
En plus d’avoir publié ses résultats dans RSC Medicinal Chemistry et dans le Journal of Organic Chemistry, Taylor rédige actuellement quatre autres articles scientifiques. Elle est membre du groupe de travail sur l’analyse des microbes de la NASA, où elle analyse les résultats d’expériences menées sur la station spatiale de l’Agence. Chercheuse émergente, Taylor souhaite s’inscrire au doctorat afin de suivre sa passion pour l’espace et la biochimie.
Elle est reconnaissante à son superviseur, le professeur Boddy, et au doctorant Michael Darnowski pour leur soutien, leur confiance et les avenues qu’ils lui ont ouvertes. Elle encourage fortement ses pairs à affronter leurs peurs et à sortir de leur zone de confort, car cela pourrait les mener vers de nouveaux horizons passionnants.
Pour en savoir plus :
- Armeniaspirol analogues with more potent Gram-positive antibiotic activity show enhanced inhibition of the ATP-dependent proteases ClpXP and ClpYQ (en anglais seulement)
- Synthesis of a Constitutional Isomer of Armeniaspirol A, Pseudoarmeniaspirol A, via Lewis Acid-Mediated Rearrangement (en anglais seulement)