​​​​​​Dans le contexte de la lutte contre l’antibiorésistance, un nouveau système enzymatique MsrPQ pourrait expliquer certains des mécanismes de la virulence bactérienne. Les chercheurs du CEA-Irig/LCBM/BioCat étudient donc ce système afin de développer de nouveaux types d’antibiotiques.​​​

Comprendre les mécanismes à l'origine de la résistance des micro-organismes pathogènes est primordial pour développer de nouveaux types d'antibiotiques. Les chercheurs du CEA-Irig/LCBM/BioCat analysent plus précisément le système enzymatique MsrPQ qui pourrait permettre à ces bactéries de résister à notre système immunitaire. Il y a quelques années, des chercheurs ont découvert chez certaines bactéries pathogènes un nouveau système enzymatique Méthionine sulfoxyde réductase (MsrPQ) qui leur permettrait de résister à l'acide hypochloreux HOCl, produit par les cellules du système immunitaire inné telles que les macrophages et les neutrophiles.
L’acide hypochloreux provoque spécifiquement une oxydation des méthionines des protéines bactériennes, ce qui entraîne la perte de leur structure et de leur activité, et conduit à la mort du pathogène. Or, en réaction de défense, ces bactéries ont développé le système MsrPQ qui répare ces méthionines oxydées. ​​
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Grâce à des approches complémentaires (mutagénèse dirigée, spectroscopie de résonance paramagnétique électronique, électrochimie, chromatographie en phase liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse et AlphaFold), les chercheurs du CEA-Irig/LCBM/BioCat ont pu étudier en détail le mécanisme de MsrPQ, et notamment le rôle central de son composant membranaire MsrQ, qui catalyse une réaction spécifique de transfert d'électrons de l’espace cytoplasmique vers le périplasme. De plus, ils ont identifié que MsrQ contient, outre un hème* deux nouveaux cofacteurs redox : une flavine* et une ubiquinone* (voir Figure). ​​
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Au-delà de ces aspects fondamentaux étudiés ici, la compréhension du fonctionnement de ce nouveau système permettra de mieux caractériser les mécanismes de virulence bactérienne et de développer de nouveaux types d’antibiotiques.

Figure : Système MsrPQ répare les méthionines périplasmiques oxydées par HOCl. La composante membranaire MsrQ, contient trois cofacteurs redox (hème type b, flavine FMN, et ubiquinone UQ) dont deux permettent d'acheminer spécifiquement les électrons du cytoplasme vers le périplasme pour la régénération des méthionines oxydées. ​​©​ CEA​

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* Les hèmes et les flavines sont des cofacteurs redox biologiques qui, lorsqu’ils sont associés à des enzymes, leur permettent de catalyser des réactions impliquant des transferts d’électrons. ​​
* L’ubiquinone remplit également cette fonction, mais elle est plus généralement localisée dans les membranes cellulaires. ​​

Philippe Carpen​tier, Fabien Pierrel, Nicolas Duraffourg, Bruno Guigliarelli, Mahmoud Hajj Chehade, Laura Flandrin, Christian Basset, Christelle Caux, Stéphane Torelli and​ Vincent Nivière​ ​​
Studies of the membrane-bound flavocytochrome MsrQ flavin mononucleotide (FMN)-binding site reveal an unexpected ubiquinone cofactor ​​
The FEBS Journal 2025