Des ingénieurs créent des bactéries capables de synthétiser un acide aminé non naturel
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Dans cette étude, les chercheurs se sont concentrés sur la para-nitro-L-phénylalanine (pN-Phe), un acide aminé non standard qui ne fait pas partie des vingt acides aminés standard et qui n’a pas été observé dans la nature. pN-Phe a été utilisé par d’autres groupes de recherche pour aider le système immunitaire à préparer une réponse aux protéines auxquelles il ne répond pas habituellement.
“Le groupe fonctionnel chimique nitro a des propriétés précieuses et a été sous-exploré par les gens qui essaient de recâbler le métabolisme”, a déclaré Kunjapur. “pN-Phe a également une belle histoire dans la littérature – il peut être ajouté à une protéine de souris, renvoyée à des souris, et le système immunitaire ne tolérera plus la version originale de cette protéine. Cette capacité est prometteuse pour le traitement ou la prévention de maladies causées par des protéines voyous sur lesquelles le système immunitaire a du mal à se verrouiller. »
Les méthodes d’expansion du code génétique ont permis aux chercheurs d’augmenter « l’alphabet » des acides aminés disponibles codés par l’ADN. En couplant les techniques d’ingénierie métabolique avec l’expansion du code génétique, les chercheurs ont pu créer un système produisant des protéines nitrées de manière autonome.
“En raison de la chimie des groupes fonctionnels nitro, l’acide aminé que nous avons choisi comme cible pour ce projet n’était pas conventionnel, et de nombreux scientifiques de notre domaine ne s’attendaient peut-être pas à ce qu’il puisse être fabriqué par biosynthèse”, a déclaré Kunjapur.
La prochaine étape de cette recherche consiste à optimiser leurs méthodes pour synthétiser de plus grandes quantités de protéines nitrées et à étendre ce travail à d’autres micro-organismes. L’objectif à long terme est d’affiner davantage cette plate-forme pour les applications liées aux vaccins ou aux immunothérapies, efforts soutenus par le prix AIChE Langer 2021 de Kunjapur et le prix du nouvel innovateur du directeur des instituts nationaux de la santé 2022. Pour soutenir davantage cet objectif à long terme, Kunjapur et Neil Butler, candidat au doctorat et premier auteur de cet article, ont cofondé Nitro Biosciences.
“Je pense que les implications sont intéressantes, en ce sens que vous pouvez prendre le métabolisme central d’une bactérie, sa capacité à produire différents composés, et avec quelques modifications, vous êtes en mesure d’élargir son répertoire chimique”, a déclaré Butler. “La fonctionnalité nitro est rare en biologie et absente des 20 acides aminés standard, mais nous avons montré que le métabolisme bactérien est suffisamment malléable pour pouvoir être recâblé pour créer et intégrer cette fonctionnalité.”
Kunjapur a ajouté : « Les bactéries sont des véhicules potentiellement utiles pour l’administration de médicaments. Nous pensons avoir créé un outil qui pourrait tirer parti de la capacité des bactéries à produire des antigènes cibles dans le corps et exploiter la capacité de la nitration à faire la lumière sur ces antigènes en même temps. .”
La liste complète des co-auteurs comprend Neil Butler de l’Université du Delaware, Sabyasachi Sen, Lucas Brown, Minwei Lin et Aditya Kunjapur. Cette recherche a été soutenue par une subvention de la National Science Foundation (CBET 2032243).
