Incorporation de la beta alanine dans des polypeptides

Les cellules vivantes utilisent 20 acides α aminés canoniques lors de la synthèse ribosomale des protéines, même si dans de rares occasions, d’autres acides aminés (selenocysteine ou pyrrolysine) peuvent être utilisés. Le répertoire des acides aminés utilisables est donc assez restreint. Cela limite la possibilité de construire des protéines ayant de nouvelles propriétés. Une tendance forte dans le domaine de l’ingénierie des protéines est la construction de systèmes permettant d’incorporer des acides aminés non canoniques pendant la biosynthèse in vivo. Ces travaux ont connu d’importants succès, mais tous les acides aminés incorporés jusqu'aux années 2010 étaient des acides aminés α. L’incorporation d’acides aminés β à des sites spécifiques créerait une flexibilité supérieure à celle des acides aminés α dans la chaîne principale, ce qui augmenterait les possibilités de repliement de la protéine. Il a été montré récemment en utilisant un système de traduction in vitro de synthèse protéique qu’il était possible d’incorporer des acides aminés β à des positions spécifiques (Katoh and Suga, 2018). Pour parvenir à transposer ce système in vivo, la principale limitation est l’aminoacylation des ARNt avec les acides aminés β. Il a été récemment proposé que certaines aminoacyl-ARNt synthetases étaient capables d’utiliser les acides aminées β, mais cette capacité reste limitée.Le but de cette thèse est d’incorporer la β-méthionine dans des polypeptides in vivo. Pour cela nous avons caractérisé la reconnaissance et l’utilisation de la L-β-homométhionine par la méthionyl-ARNt synthetase (MetRS) d’E. coli. Nous avons en particulier déterminé une structure cristallographique à haute résolution du complexe MetRS: β -Met. En utilisant la spectroscopie de fluorescence ainsi que la spectroscopie de masse, nous avons pu mettre en évidence l’activation de la -Met en adénylate ainsi que son estérification à un ARNtMet. Toutefois, les efficacités mesurées sont très petites par rapport à ce qui avait été publié. Une contamination de la -Met commerciale par de la méthionine pourrait expliquer ces différences. Une étude in silico basée sur la structure du complexe MetRS:β-Met a été menée en collaboration avec l’équipe de Bio-informatique du laboratoire afin de rechercher des enzymes mutantes plus efficaces vis à vis des acides aminés β. Enfin, nous avons amorcé la mise en place d’une méthode d’évolution dirigée destinée à améliorer l’efficacité d’incorporation des acides aminés β in vivo.