Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2004. / Dans le titre, dans l'expression "glutaminyl-ARNtGln" les lettres Gln sont suscrites, de même que les lettres Asn dans l'expression "asparaginyl-ARNtAsn". Les légendes des ill. se trouvent sur f. en regard, avec pagination continue. Bibliogr.: f. 149-170. Publié aussi en version électronique.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Bibliogr.: f. 61-69. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Les aminoacyl-ARNt synthétases (aaRS) jouent un rôle essentiel dans la synthèse des protéines. Ces enzymes lient un acide aminé particulier sur un ARNt correspondant. Cependant, il y a deux types d'aaRS : des aaRS discriminantes (aaRS-D) et des aaRS non discriminantes (aaRS-ND). Chez certaines bactéries, une aaRS-ND charge deux types d'ARNts. L'AspRS-ND et l'AdT de P. aeruginosa ont été surproduites et purifiées. L'AspRS-ND a servi pour la synthèse d'Asp-ARNtAsn , un des substrats de l'AdT; une valeur de 0.93 fiM a été obtenue pour la Km de l'AdT pour ce substrat et une kcat de 0.8 s"1 . Ensuite, nous avons montré que l'aspartycine et la glutamycine, deux analogues des substrats Asp-ARNt^11 et Glu-ARNtGln , sont des inhibiteurs compétitifs de l'AdT par rapport à l'Asp-ARNr^11 avec des Zic de 125 et 50 pM., respectivement. Enfin, une sulfone analogue d'un intermédiaire de la réaction de transamidation est un inhibiteur compétitif de l'AdT avec une KK de 65 uM.

Les microorganismes ont développé une résistance accrue aux antibiotiques. Les aminoacyl-ARNt synthétases (aaRS) bactériennes sont essentielles pour la biosynthèse des protéines, car elles permettent de jumeler les acides aminés à leurs ARNt complémentaires. L’inhibition des aminoacyl-ARNt synthétases, telle que la glutamyl- ARNt synthétase (GluRS) dans cette étude, a été identifiée comme une stratégie valable dans la quête de nouveaux antibiotiques. Ainsi, afin de développer un antibiotique efficace et sans toxicité pour l’humain, l’écart évolutif entre les GluRS bactériennes et humaines orthologues a été évalué. Le design rationnel de nouveaux inhibiteurs pour une protéine spécifique se base sur plusieurs critères : les caractéristiques structurales du site actif, l’analogie avec des molécules reconnues pour interagir avec le site actif, le niveau de difficulté lors de la synthèse, conformité aux critères de similitudes aux drogues actives existantes, etc... La caractérisation du site actif permet d’identifier les acides aminés qui interagissent avec les inhibiteurs connus, ainsi que ceux qui pourraient potentiellement participer aux interactions avec un nouvel inhibiteur. Cette étape préliminaire permet déjà d’identifier les caractéristiques principales qui seront vitales pour le design de nouveaux inhibiteurs efficaces chez les enzymes bactériennes et inefficaces chez les enzymes orthologues humaines. Une nouvelle série d’inhibiteurs potentiels a donc été établie et testée in silico à l’aide de l’arrimage moléculaire. Cette approche computationnelle permet de prédire comment les molécules vont s’assembler, ainsi que d’identifier les facteurs qui déterminent la spécificité de l’interaction. Les avantages de cette approche sont multiples. Entre autres, une grande rapidité d’exécution et une faible ressource informatique permettent d’effectuer un criblage à haut débit de banques virtuelles de molécules. Les meilleurs candidats provenant du design rationel et aussi d’un criblage virtuel de plus de 48000 composés sont présentés.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2011-2012 / Les aminoacyl-ARNt synthetases (aaRS) sont des enzymes essentielles au processus de traduction des acides nucléiques (ADN) en séquences d'acides aminés (protéines). Elles catalysent l'estérification de chacun des 20 acides aminés à leurs ARN de transfert respectifs. Dans une première étape, l'acide aminé est activé pour donner un intermédiaire instable (aa-AMP), lequel réagit avec l'ARNt correspondant dans une seconde étape pour générer l'ARNt aminoacylé (aa-ARNt). Les inhibiteurs synthétisés dans le cas présent sont des analogues de l'intermédiaire instable (chapitres 2, 3 et 4). Les inhibiteurs des aminoacyl-ARNt synthetases ont plusieurs utilités : faciliter la cristallisation des aaRS en vue de déterminer leurs structures par diffraction des rayons-X, étudier les mécanismes réactionnels des aaRS, et à plus long terme, approfondir la recherche sur de nouvelles thérapies antibiotiques. Les aaRS ont évolué de façon divergente entre les procaryotes et les eucaryotes, ce qui rend possible l'inhibition sélective des aaRS bactériennes. Plusieurs bactéries ne possèdent pas la glutamine-ARNt synthetase et utilisent donc une voie indirecte pour le chargement de l'ARNt correspondant (Gln-ARNtGln). En premier lieu, l'acide glutamique est estérifié avec l'ARNt par une glutamyl-ARNt synthetase non discriminante (ND-GluRS). L'ARNtGln incorrectement apparié (Glu-ARNtGln) est par la suite transformé par une aminoacyl-ARNt amidotransférase (AdT) pour donner l'ARNt correctement apparié (Gln-ARNtGln). Ce type de mécanisme existe aussi pour le chargement de l'ARNt correspondant à l'asparagine (transamidation de l'Asp-ARNtAsn). Très peu d'inhibiteurs des aminoacyl-ARNt amidotransférases ont été rapportés jusqu'à maintenant. Pourtant, l'absence de cette enzyme dans le cytoplasme des cellules eucaryotes en fait une cible intéressante pour le développement d'antibiotiques. Le design et la synthèse de nouveaux inhibiteurs ont été réalisés en se basant sur le mécanisme des aminoacyl-ARNt amidotransférases (chapitre 5, 6 et 7).

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2005. / Titre de l'écran-titre (visionné le 28 septembre 2005). Bibliogr.

L'enzyme glutamyl-queuosine-ARNt synthétase, présente chez plusieurs bactéries et codée par le gène yadB chez Escherichia coli, catalyse la formation de glutamylqueuosine- ARNtAsp. Le rôle de cet aminoacyl-ARNt est inconnu, mais la cotranscription de yadB et de dksA suggère une implication dans la réponse générale au stress. yadB a été remplacé dans une souche de Escherichia coli [delta]lac par lacZ, sans modification des éventuels éléments transcriptionnels de yadB. L'activité [béta]-galactosidase a été utilisée comme rapporteur pour déterminer le niveau d'expression de yadB dans diverses conditions de croissance et de stress. Les différences phénotypiques entre les souches sauvage et [delta]yadB ont été investiguées. Nous avons découvert que yadB est un gène non-essentiel chez Escherichia coli. Sa faible expression suggère un rôle dans le métabolisme basal de la cellule. Cette expression est sensiblement plus élevée pendant la phase stationnaire de croissance. Aucune différence phénotypique n'a été découverte entre les souches sauvage et [delta]yadB.

L'enzyme étudiée est la glutamyl-ARNt synthetase (GluRS) de la bactérie Escherichia coli. Son activité consiste principalement à charger l'acide glutamique sur l'ARNtGlu. Cette GluRS se compose de 5 domaines structuraux, dont les deux derniers (#4 et 5) situés dans la partie C-terminale ont été acquis durant l'évolution et sont responsables de la reconnaissance de la boucle de l'anticodon de l'ARNtGlu. Le domaine 4 est lié au domaine 5 par une charnière mobile (4-5) permettant à ce dernier de s'incliner et de s'adapter à l'anticodon de l'ARNtGlu (Nureki et al., 1995). Cette GluRS bactérienne, qui joue un rôle essentiel dans la biosynthèse des protéines, est considérée comme une nouvelle cible de l'antibiothérapie grâce à l'existence d'analogues du glutamyl-AMP qui inhibent plus des GluRS bactériennes que la GluRS cytopiasmique des mammifères (Balg et al., 2007). La première partie de ce projet consiste à étudier le rôle de la charnière 4-5 sur l'activité de la GluRS en produisant par mutagenèse dirigée du gène gltX de E. coli des variants E366A, E455R et D333A, altérés dans les résidus qui pourraient influencer les orientations relatives des domaines 4 et 5. Les propriétés cinétiques de ces variants dans la réaction de formation du glutamyl-ARNt montrent qu'il n'y a pas d'effet majeur de ces substitutions sur les Km sauf pour D333A. La constante de spécificité de l'enzyme sauvage reste plus grande que celle des variants ce qui suggère que la flexibilité de la charnière n'est pas grandement affectée par la substitution d'un seul de ces résidus. Accidentellement, un variant double charnière (#dc) a été obtenu dont le Km pour l'ARNtGlu est 7,7 fois plus grand que celui de la GluRS sauvage, et dont la constante de spécificité est 15 fois plus faible. Ce résultat suggère que la longueur de la charnière a peut-être autant d'influence que la nature de ces résidus pour le bon fonctionnement de la GluRS. La deuxième étape du projet est de tester l'hypothèse selon laquelle la flexibilité de la charnière 4-5 de la GluRS est importante pour l'activité catalytique de cette enzyme. Des formes tronquées de ces variants ne contenant que les 2 derniers domaines 4 et 5 ont été surproduites et purifiées pour la mesure de la flexibilité de la charnière 4-5 par résonance magnétique nucléaire (RMN). Une analyse préliminaire de la GluRS tronquée sauvage par RMN a montré qu'elle est bien repliée. Notre étude structure-fonction de la charnière 4-5 facilitera le design rationnel de nouveaux inhibiteurs plus efficaces de la GluRS. Ceux-ci pourraient être des composés de départ (« lead compounds ») pour la conception d'un nouvel antibiotique.