L’équipe de Chimie Organique et Biocatalyse du Laboratoire de Biocatalyse et Métabolisme Synthétique (LBMS de l’UMR de Génomique Métabolique - CEA/CNRS/Université d’Evry) a découvert une nouvelle famille d’enzymes naturelles qui constituent une première étape vers une alternative durable pour la synthèse chimique des amines chirales, composés clés des médicaments. L’étude est publiée dans Nature Catalysis du 18 mars 2019.

L’unité de Génomique Métabolique sonde les capacités de la biodiversité, en particulier des micro-organismes, à réaliser certaines réactions de la chimie de synthèse. Le laboratoire s’appuie sur l’expertise de ses chimistes pour identifier de nouvelles réactions chimiques qui pourraient être catalysées par des enzymes natives* sur des molécules absentes de la chimie du vivant. Les scientifiques espèrent voir naître de ces recherches exploratoires des procédés de production plus durables.

Les freins à la synthèse chimique des amines chirales

L’équipe de Chimie Organique et Biocatalyse s’est ainsi intéressée à la production des amines chirales. Ces composés sont présents dans près de 40% des substances actives des médicaments. Aujourd’hui, pour produire des amines chirales, la chimie conventionnelle consomme beaucoup de réactifs, utilisent des métaux difficiles à éliminer et produit avec difficulté la forme pure recherchée.

Une piste de choix pour l’équipe ! Mais un défi aussi, car aucune enzyme native n’est aujourd’hui connue pour réaliser cette réaction avec une source abondante d’amine, l’ammoniaque.

Trouver des solutions biologiques pour une production moins polluante

Génomique métabolique est l’unité de recherche fondamentale de Genoscope Le projet a profité de la capacité de Genoscope à cribler la biodiversité par l’analyse bio-informatique de séquences, couplée à une capacité de criblage haut débit pour découvrir des enzymes d’intérêt.

Le pari s’est avéré gagnant car une nouvelle famille d’amines déshydrogénases, capable de catalyser la réaction en question, a été découverte. Un partenariat avec l’Université de York a permis d’établir la structure cristalline de plusieurs enzymes de la famille (figure 1).

Figure 1. Structure tridimensionnelle d’une des amines déshydrogénases découverte.
© Gideon Grogan and Stuart McNicholas (Department of Chemistry, University of York)

Le développement industriel est encore loin, mais l’étude démontre qu’une fonction chimique majeure de l’industrie pharmaceutique peut être produite par voie biologique. La chimie du vivant continue de dévoiler son potentiel !

* Les enzymes sont les molécules biologiques qui catalysent les réactions de la cellule. Leur état natif correspond à leur forme naturelle et fonctionnelle, sans ingénierie protéique.

Référence :
A family of Native Amine Dehydrogenases for the Asymmetric Reductive Amination of Ketones. Nature Catalysis 2019.
doi.org/10.1038/s41929-019-0249-z

- Lire l’article

#Environnement #Génomique #Laboratoires