Une nouvelle voie de modification de l'ergostérol chez les champignons

Publié par Isabelle le 12/07/2020 à 13:00
Source: CNRS INSB
Les scientifiques ont mis à jour une nouvelle voie de modification de l'ergostérol par ajout d'acide aminé chez les champignons supérieurs. La modification est ARN-dépendante, et permet la synthèse d'ergostéryl-aspartate, un type de stérol conjugué (En mathématiques, le conjugué d'un nombre complexe z est le nombre complexe formé de la même partie réelle que z mais de partie imaginaire opposée.) inconnu jusqu'alors. L'enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer jusqu'à des millions de fois les...) responsable est similaire à des enzymes bactériennes de modification de glycérolipides.


Figure: Les champignons "supérieurs", ici illustrés par une colonie filamenteuse d'Aspergillus fumigatus (une moisissure pathogène), synthétisent un nouveau type de composé, l'ergostéryl-3ß-O-L-aspartate (Erg-Asp, représenté en surimpression), résultat de la modification de l'ergostérol (Erg) avec l'acide aspartique (Asp) par une nouvelle enzyme, l'Erg-Asp synthase (ErdS).
© Frédéric Fischer

Les champignons représentent une famille d'organismes eucaryotes très variée. Pour répondre aux contraintes imposées par leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le...), favoriser la compétition ou la coopération avec d'autres organismes ou réguler certains processus cellulaires, ils produisent une immense variété de composés - parfois d'intérêt médical ou biotechnologique - grâce à des systèmes enzymatiques uniques.

En collaboration avec des équipes japonaise (Université Meiji, Tokyo) et américaine (Université de Floride) les chercheurs ont découvert que les champignons "supérieurs" possèdent une voie métabolique de synthèse d'un composé inconnu jusqu'alors et sans équivalent chez d'autres organismes, l'ergostéryl-3ß-O-L-aspartate (Erg-Asp). Il s'agit d'une forme modifiée de l'ergostérol (Erg), un constituant lipidique majeur et essentiel des membranes cellulaires chez les champignons, équivalent du cholestérol (Le cholestérol est un lipide de la famille des stérols qui joue un rôle central dans de nombreux processus biochimiques. Le cholestérol tire son nom du grec ancien chole- (bile) et de stereos (solide), car il fut...), auquel est ajouté un acide aminé (Un acide aminé est une molécule organique possédant un squelette carboné et deux fonctions : une amine (-NH2) et un acide carboxylique (-COOH). Les acides aminés sont...), l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) aspartique (Asp). L'étude montre que la synthèse de l'Erg-Asp est effectuée par un nouveau type d'enzyme, l'ergostéryl-3ß-O-L-aspartate synthase (ErdS), tandis que sa dégradation (le retrait de l'Asp) est catalysé par une Erg-Asp hydrolase (Les hydrolases constituent une classe d'enzymes qui catalysent les réactions d'hydrolyse de molécules suivant la réaction générale :), ErdH.

La découverte trouve son origine dans le fait qu'ErdS est apparentée à des enzymes de bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire...), les MprF, connues pour modifier les glycérolipides des membranes bactériennes par l'ajout d'acides aminés (aa) tels que la lysine (Lys). Etonnamment, les MprF n'utilisent pas les aa directement, mais seulement lorsqu'ils sont attachés à un ARN de transfert (ARNt) sous la forme d'aminoacyl-ARNt (aa-ARNt). Elles transfèrent ainsi l'aa porté par l'ARNt sur un ou plusieurs glycérolipides.

Les aa-ARNt sont ces briques de construction universelles qu'utilise le ribosome, chez tous les êtres vivants, pour synthétiser les protéines. Ce processus nécessite 20 aa différents, et donc 20 aa-ARNt utilisables, produits par des enzymes spécialisées, les aminoacyl-ARNt synthétases. Par exemple, la lysyl-ARNt synthétase produit le Lys-ARNtLys (Les lys ou lis sont des plantes herbacées de la famille des Liliaceae appartenant au genre Lilium.) à partir de Lys et de l'ARNtLys qui lui correspond avant qu'il ne soit détourné de la synthèse des protéines et utilisé par les MprF pour modifier les GLs. Chez les champignons, ErdS est bi-fonctionnelle: elle est à la fois une aspartyl-ARNt synthétase produisant de l'Asp-ARNtAsp à partir d'Asp et d'ARNtAsp mais aussi une Asp-ARNt transférase qui détache l'Asp de son ARNt, et le transfère sur l'Erg, pour produire l'Erg-Asp.

L'Erg-Asp est produit par de très nombreux champignons, notamment pathogènes, mais est passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des...) inaperçu. Sa fonction demeure encore inconnue, mais sa conservation chez un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de champignons suggère qu'il pourrait être important dans leur physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et λόγος, logos, l'étude, la science) étudie le rôle, le fonctionnement et...). L'Erg est la cible principale des antifongiques utilisés actuellement en milieu hospitalier. De ce fait, le rôle de ce nouveau type de modification de l'Erg devra être exploré, afin d'établir s'il contribue à la résistance aux antifongiques des champignons, à leur pathogénie ou à leur virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme (bactérie ou champignon). La virulence d'un pathogène létal est facilement...), comme les GLs le font chez les bactéries.

Pour en savoir plus:
RNA-dependent sterol aspartylation in fungi
Yakobov N, Fischer F, Mahmoudi N, Saga Y, Grube CD, Roy H, Senger B, Grob (La société Grob (Burkhart Grob Luft- und Raumfahrt GmbH & Co KG) était au départ une usine aéronautique allemande fondée en 1926 par Ernst Grob à Munich. Au début, la production se limitait à des moteurs à...) G, Tatematsu S, Yokokawa D, Mouyna I, Latgé JP, Nakajima H, Kushiro T, D. Becker HD.
Proc. Natl. Acad. Sci. USA; 30 juin 2020 https://doi.org/10.1073/pnas.2003266117

Laboratoire:
Génétique Moléculaire Génomique (La génomique est une discipline de la biologie moderne. Elle étudie le fonctionnement d'un organisme, d'un organe, d'un cancer, etc. à l'échelle...) Microbiologie (La microbiologie est une sous-discipline de la biologie basée sur l'étude des micro-organismes.) (GMGM) - (CNRS/Université de Strasbourg)
Institut de Physiologie et de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces...) Biologique - 4 allée Konrad Roentgen 67000 Strasbourg.
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