Une découverte ouvre la voie à un vaste éventail d’applications en pharmacologie, en agroalimentaire et en biotechnologie
Une équipe de chercheurs dirigée par le professeur Roberto Chica, du Département de chimie et de sciences biomoléculaires de l’Université d’Ottawa, a mis au point un moyen de contourner une limite à laquelle la biotechnologie continue d’être soumise. Il s’agit d’une méthode permettant de créer sur mesure, par ingénierie, des protéines « flexibles », c’est-à-dire capables de modifier leur structure pour remplir la fonction désirée.
Les protéines connaissent un large éventail d’applications dans l’industrie, la médecine et la recherche. Les enzymes – un type de protéines – jouent par exemple un rôle essentiel dans la fabrication de médicaments destinés au traitement du diabète. D’autres protéines interviennent aussi dans la fabrication d’appareils de diagnostics portatifs et même dans la production de lait sans lactose.
Celles qu’on trouve dans la nature, toutefois, ont souvent des caractéristiques qui limitent leur efficacité dans certaines applications. C’est le cas par exemple des enzymes utilisés dans les détergents à lessive, qu’on doit modifier pour qu’ils agissent à des températures données, à des niveaux de pH spécifiques et en combinaison avec d’autres produits chimiques.
C’est ici qu’intervient l’ingénierie des protéines.
« Les protéines naturelles sont des molécules dynamiques qui subissent souvent des changements de structure afin de pouvoir effectuer les processus moléculaires complexes qui sont nécessaires à la vie », explique le professeur Chica. « Tout comme les machines, les protéines ont besoin de bouger pour accomplir leurs tâches. Cela a pourtant été difficile à reproduire avec les protéines ingéniérisées. Les techniques standards utilisées en laboratoire n’arrivaient jusqu’ici qu’à produire des protéines statiques, ou “rigides”, qui sont infiniment moins efficaces que les protéines naturelles “flexibles”. »
En mettant au point une approche à états multiples pour la conception informatique des protéines, le professeur Chica et son équipe ont pu créer des protéines flexibles, à juste titre baptisées DANCERs (abréviation de Dynamic And Native Conformational ExchangeRs, dont le sigle anglais peut se traduire par « danseuses »), qui passent spontanément d’une structure cible à une autre. Cette innovation ouvre la voie à des fonctions de protéines plus complexes que celles qui étaient possibles jusqu’ici.
« Notre découverte permet d’entrevoir la mise au point de protéines sur mesure durables, efficaces et abordables qui contribueront à résoudre une multitude de problèmes », ajoute le professeur Chica.
Qu’il s’agisse de produire des biocarburants, des anticorps ou des cultures résistant aux ravageurs, le secteur canadien de la bioéconomie, estimé à 80 milliards de dollars par an et représentant plus d’un million d’emplois, dépend fortement de nombreuses technologies qui requièrent des protéines fabriquées en laboratoire. La capacité de concevoir des machines protéiques dotées de fonctionnalités enrichies aidera ce secteur à répondre à la demande croissante qui résulte du changement climatique et de l’augmentation constante de la population mondiale.
Les résultats complets de ces travaux font l’objet d’une publication dans Nature Chemical Biology.
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