Marquage métabolique des isoprénoïdes bactériens produits par la voie du méthylérythritol phosphate : un point de départ vers un nouvel inhibiteur

Metabolic labelling of bacterial isoprenoids produced by the methylerythritol phosphate pathway : a starting point towards a new inhibitor

• Auteur / Autrice : Zoljargal Baatarkhuu
• Direction : Alain Wagner, Myriam Seemann
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie bioorganique
• Date : Soutenance le 05/09/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chémo-biologie synthétique et thérapeutique (Strasbourg ; 2009-....)
• Jury : Président / Présidente : Alain Burger
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Burger, Joëlle Dubois

Mots clés

Mots clés contrôlés

Conjugués anticorps-médicament

Antienzymes

Métabolisme

Cinétique enzymatique

Biosynthèse

Terpènes

Mots clés libres

Isoprénoïde

Voie du méthylérythritol phosphate

IspD

Marquage métabolique

Inhibition enzymatique

Cinétique enzymatique

Isoprenoid

Methylerythritol phosphate pathway

IspD

Metabolic labelling

Enzyme inhibition

Enzyme kinetics

Résumé

Les isoprénoïdes, présents dans tous les organismes vivants, sont synthétisés selon deux processus: la voie du Mevalonate et la voie Méthylérythritol phosphate (MEP). Cette dernière, absente chez l’humain, est très étudiée car elle représente une cible pour le développement de nouveaux antimicrobiens. Le ME-N3, un analogue du méthylérythritol portant un azoture, a été synthétisé et exploité dans des expériences de marquage métabolique de la voie MEP en utilisant un couplage bioorthogonale suivi d’une analyse par LC/MS. De façon intéressante, nous avons découvert que le MEP-N3, un analogue du MEP, inhibe l'enzyme IspD d’ E. coli (3ème enzyme de la voie MEP). Les études cinétiques ont révélé que le MEP-N3 possède la meilleure activité inhibitrice sur IspD d’ E.coli en comparaison avec les inhibiteurs connus, et que le mécanisme d'inhibition est de type mixte. Une étude détaillée du mécanisme de la réaction catalysée par IspD a été réalisée pour la première fois, en utilisant une analyse cinétique à deux substrats.

Isoprenoids, present in all living organisms, are synthesised according to two routes: the Mevalonate and the Methylerythritol phosphate (MEP) pathways. The MEP pathway, absent in humans, is extensively investigated as it is a target for the development of new antimicrobials. ME-N3 an azide tagged analogue of methylerythritol was synthesised and utilised for metabolic labelling studies of the MEP pathway using bioorthogonal ligation followed by LC-MS analysis. Interestingly, we found that MEP-N3, an analogue of MEP, inhibits E.coli IspD (3rd enzyme of the MEP pathway). Further inhibition kinetic studies revealed that MEP-N3 possesses the highest inhibitory activity on E.coli ispD when compared to known inhibitors. In addition, the mechanism of inhibition of E.coli ispD by MEP-N3 was found to be best described using a mixed type model. Moreover, determination of the IspD reaction mechanism has been carried out for the first time, by virtue of a bisubstrate steady state kinetic analysis.