Chimie radicalaire : comment elle est contrôlée par les enzymes à Radical SAM

La chimie radicalaire permet, grâce à l’utilisation d’intermédiaires de haute énergie, de réaliser des réactions difficiles, voire impossibles par la chimie dite polaire. Dans la nature, ces réactions sont extrêmement contrôlées par l’environnement structural au sein d’enzymes dédiées. Les protéines dites « Radical SAM » utilisent un centre fer-soufre et la S-adénosylméthionine pour initier des réactions radicalaires variées. Ces métalloprotéines sont notamment retrouvées dans la biosynthèse de nombreux cofacteurs, mais aussi dans la modification de peptides à propriété antibiotique. La résolution de la structure cristalline de ThiH impliquée dans la synthèse anaérobie de la vitamine B1 a permis au chercheur du groupe Métalloprotéines de l’IBS, en combinant analyse structurale et calculs théoriques, de comprendre comment le substrat est reconnu par la protéine et comment il est activé. En particulier, le transfert d’atome d’hydrogène est facilité par un effet tunnel qui permet l’abaissement de la barrière d’activation. Enfin, ces travaux ont montré comment une somme de petits changements ont permis de modifier à la fois la sélectivité de substrat et la spécificité de réaction chimique au sein de cette importante famille de protéines, ouvrant ainsi la porte à de futurs travaux d’ingénierie moléculaire pour une plus grande utilisation de ces protéines comme outil biotechnologique.

L-tyrosine-bound ThiH structure reveals C-C bond break differences within radical SAM aromatic amino acid lyases. Amara P, Saragaglia C, Mouesca JM, Martin L, Nicolet Y. Nature Communications ; 13(1):2284

Contact : Yvain Nicolet, chercheur CEA de l’IBS (groupe Métalloprotéines)