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.

Le but visé par la présente recherche est de faire la synthèse d'inhibiteurs de la glutaminyl (GlnRS), de la glutamyl (GluRS) et de l'aspartyl-ARNt synthétase (AspRS). Le design des inhibiteurs est basé sur l'intermédiaire de la réaction catalysée par les aaRSs, l'adénylate d'aminoacyle. Cet anhydride mixte (carboxylique-phosphorique), hautement instable, est plus fortement lié à l'enzyme que ne le sont ses trois substrats: l'acide aminé, l'ARNt et l'ATP. Différents analogues stables de cet intermédiaire ont été synthétisés dans le but d'empêcher la substitution de l'AMP de l'adénylate d'aminoacyle par l'ARNt. Ainsi, des adénylates d'aminoalkyles, des aminoacylsulfamoyladénosines et des aminoacylphosphonates adénosines ont été synthétisés. Ces composés ont permis d'inhiber l'enzyme correspondante avec des K\ variant du micromolaire au nanomolaire. Ces inhibiteurs ont été utilisés dans des études de cinétiques enzymatiques, en cristallisation et dans la compréhension du mécanisme catalytique de ces enzymes. Les travaux en cours portent sur la rigidification de même que sur la diminution de la polarité de l'adénylate de glutamyle et ce, par la modification de la portion acide glutamique des inhibiteurs déjà synthétisés. La résistance aux antibiotiques constitue un problème très grave de nos jours. Le développement d'antibiotiques possédant de nouveaux modes d'action est au coeur des préoccupations actuelles. Les aminoacyl-ARNt synthétases (aaRSs) sont des enzymes impliquées dans la biosynthèse des protéines. Elles catalysent l'estérification d'un acide aminé sur l'acide ribonucléique de transfert (ARNt). Leur inhibition entraîne, par conséquent, l'arrêt de la croissance cellulaire. Les enzymes humaines ont connu une évolution suffisamment divergente des aaRSs bactériennes rendant ainsi possible l'inhibition sélective de ces dernières. Elles représentent donc des cibles intéressantes pour le développement d'antibiotiques. L'acide pseudomonique, un inhibiteur de l'isoleucyl-ARNt synthétase, possède des propriétés antibiotiques. Il est commercialisé comme antibiotique topique par la compagnie pharmaceutique GlaxoSmithKline.