Vers l'évolution d'une DD-peptidase en beta-lactamase

• Main Author: Labarbe, Carole
• Format: Others
• Language: fr
• Published: Universite catholique de Louvain 2006
• Subjects: Ingénierie des protéines; Evolution dirigée; Phage display; Beta-lactamase; DD-peptidase
• Online Access: http://edoc.bib.ucl.ac.be:81/ETD-db/collection/available/BelnUcetd-12182006-173842/

Les DD-peptidases sont des enzymes impliquées dans la synthèse de la paroi bactérienne. Elles sont aussi appelées "Penicillin Binding Proteins" (PBPs) car elles forment des acyl-enzymes stables avec des antibiotiques de type beta-lactames comme la pénicilline, la stabilité de ces complexes étant à l'origine de l'effet antibiotique. Certaines bactéries sont résistantes aux b-lactames grâce à la production de beta-lactamases, capables d'hydrolyser ces antibiotiques jusqu'à 10E8 fois plus rapidement que les PBPs selon un mécanisme impliquant deux étapes, d'acylation puis de désacylation. Il est généralement accepté que les beta-lactamases ont évolué à partir d'une PBP ancestrale en intégrant au site actif un mécanisme catalytique efficace pour la réaction de déacylation. L'objectif de cette thèse s'inscrit dans la compréhension des mécanismes d'évolution de la catalyse enzymatique au niveau moléculaire. Nous tenterons de reproduire un mécanisme évolutif en créant in vitro une activité b-lactamase à partir d'une DD-peptidase. La protéine de départ pour ce travail est la PBP-A de Thermosynechococcus elongatus, appartenant à une nouvelle famille de PBPs homologue aux beta-lactamases de classe A. L'analyse biochimique de cette protéine suggère que c'est une DD-peptidase, et une approche rationnelle par substitution d'un résidu dans le site actif de PBP-A a permis d'augmenter la vitesse de désacylation de l'acyl-enzyme formé avec la pénicilline d'un facteur 90. L'analyse des structures 3-D de PBP-A sauvage et mutante laisse ouverte la question de savoir comment évoluer cette PBP en beta-lactamase. Ainsi, pour l'évolution dirigée de cette protéine, deux banques ont été construites par approches aléatoire et semi-rationnelle. Il a été possible de sélectionner par "phage display" des enzymes améliorées pour la réaction d'acylation. L'obtention de mutants améliorés pour l'acylation ou la désacylation constitue des premiers pas vers l'évolution de PBP-A en beta-lactamase.