La détermination des voies d'accès au site actif : réduire les barrières énergétiques afin d'améliorer les biocatalyseurs industriels

 

Joelle Pelletier

Université de Montréal

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme : projet de recherche en équipe

Concours 2017-2018

Les secteurs de chimie pharmaceutique et des produits de base adoptent à vive allure les procédés biocatalysés par le fait de leur forte sélectivité, qui simplifie les voies de synthèse et élimine des étapes complexes de séparation. Paradoxalement, un frein à l'adoption d'enzymes industrielles réside en leur forte sélectivité : nous devons élargir le spectre de substrats pouvant être efficacement convertis en produits. Les enzymes sont grosses (de l'ordre de 10 000 atomes) et flexibles, rendant complexe leur modification rationnelle. Malgré les avancées en méthodes de mutagenèse combinatoire et en criblage à haut débit, accompagnées d'infrastructure automatisée, le nombre total de mutations possibles à tester pour toute enzyme demeure inabordable.

À cet effet, l'ingénierie d'enzymes contemporaine comprend un volet informatique pour guider l'identification de points chauds, c'est-à-dire les résidus dont la mutation offre le plus fort potentiel de moduler la fonction de l'enzyme. Les méthodes informatiques se focalisent souvent sur le substrat lié. Ici, nous déterminons les barrières rencontrées alors que le substrat s'approche du site actif. Les barrières constituent les points chauds, et sont mutées au laboratoire. Ceci permet A) de valider les prédictions informatiques et B) d'obtenir un biocatalyseur amélioré. Au cours de ce projet de 3 ans, nous rendrons les calculs plus rapides, premièrement en séparant les substrats en fragments qui seront indépendamment évalués et, en second lieu, en calculant l'effet de mutations multiples. Ces objectifs reflètent un réel besoin industriel, soit de diversifier la palette de biocatalyseurs.