Des chercheurs créent des acides aminés « non naturels », contrairement à tout ce que l’on trouve dans la nature

Des acides aminés qui ne ressemblent à rien de ce qui existe naturellement ont été développés par une équipe de chercheurs, une découverte qui pourrait conduire à de nouvelles thérapies protéiques et peut-être même à de nouvelles branches de la chimie.

Les acides aminés sont des composants de base des protéines présentes dans toutes les plantes et tous les animaux. Chaque protéine de notre corps est composée des mêmes 20 acides aminés constitutifs, qui apparaissent tous dans la nature.

Cependant, de nouvelles expériences menées par des chercheurs de l’Université de Pennsylvanie révèlent que les acides aminés fondamentaux qui apparaissent naturellement dans notre monde, communément reconnus comme les « éléments constitutifs de la vie », ne sont pas les seuls qui peuvent exister.

Une étude de l'équipe parue dans Science le 27 juillet a révélé une nouvelle méthode de création d'acides aminés qui, selon les chercheurs, est entièrement nouvelle à la fois pour la nature et pour la chimie organique.

Les scientifiques savent depuis longtemps que certaines substances produites par des organismes vivants qui servent de catalyseurs à des réactions chimiques, également appelées enzymes, sont capables de dépasser leurs capacités de performance normales lorsqu'elles sont combinées à des substrats réactifs.

Outre les substrats, la lumière peut également contribuer à accroître les réactions dans de telles conditions. Dans leur récente étude, l'équipe de l'Université de Pittsburg a appris qu'en combinant une enzyme tryptophane modifiée qui fonctionne comme un catalyseur (connue sous le nom de synthase) avec un catalyseur organique réactif à la lumière, elle était capable de créer plusieurs acides aminés jamais vus dans la nature. .

"Il s'agit d'une transformation complètement nouvelle", selon Peng Liu, professeur de chimie à la Kenneth P. Dietrich School of Arts and Sciences de l'Université de Pittsburg.

Liu était l'auteur correspondant du récent article de Science, aux côtés de son collègue Binh Khanh Mai (photo ci-dessus).

"Il est inhabituel de demander à une enzyme de créer une configuration non naturelle d'un acide aminé", a déclaré Liu dans un communiqué publié sur le site Web de l'université, ajoutant que "vous devez le faire avec une bio-ingénierie minutieuse".

En modifiant une partie d’une protéine, les scientifiques peuvent modifier à la fois la forme et la fonction des acides aminés, une facette de la chimie qui pourrait avoir de vastes implications dans divers domaines scientifiques.

Cependant, y parvenir en laboratoire n’est pas une tâche simple. Dans le passé, les chercheurs ont dû transformer chimiquement des parties de molécules tout en protégeant les morceaux d'acides aminés qui les liaient entre eux pour former des chaînes de protéines.

Dans leur article, Liu et l'équipe de l'Université de Pittsburg, en collaboration avec des chercheurs de l'UC Santa Barbara, décrivent avoir trouvé une méthode plus simple dans laquelle ils ont utilisé un composant chimique appelé enzyme PLP d'une manière nouvelle, ce qui a abouti à ce que Liu appelle « une méthode entièrement nouvelle ». réaction."

Premièrement, l’équipe a utilisé des simulations informatiques pour aider à comprendre la manière dont diverses réactions chimiques se produisent, révélant ainsi de nouvelles informations sur le comportement des particules, notamment la distance qu’un électron doit parcourir entre une paire de molécules.

"Nous avons dû modéliser soigneusement la probabilité que cela se produise", rapporte Liu, "car il s'agit d'une étape nouvelle dans la nature et qui prend en charge l'ensemble du mécanisme de réaction."

Avec l'aide du Centre de recherche informatique de l'Université de Pittsburg, l'équipe a pu réaliser des simulations de la complexité requise, ce qui leur a permis de mettre des superordinateurs au travail pour aider à démêler le processus plus fin qui se produit lors des réactions chimiques.

Liu dit que ce nouveau processus peut générer un nombre potentiellement incalculable d'acides aminés non naturels, ce qui soulève la question de savoir si les chercheurs pourraient également l'utiliser pour développer d'autres types nouveaux de réactions chimiques.

Bien que la découverte d’acides aminés « non naturels » soit en soi une percée fascinante, l’équipe de recherche affirme qu’il ne s’agit en réalité que d’une première étape vers une compréhension plus complète du fonctionnement de ces réactions chimiques, qui pourraient avoir des utilisations bénéfiques dans tous les domaines, depuis la création des nouveaux médicaments innovants aux applications thérapeutiques et bien plus encore.