Le Nicotinamide Adénosine Dinucléotide (NAD), cofacteur impliqué dans de nombreuses réactions cellulaires, est synthétisé chez tous les organismes vivants à partir de l’acide quinolinique. Cependant la biosynthèse de ce dernier diffère selon les organismes. Chez la plupart des eucaryotes, il est produit
via la dégradation du L-tryptophane alors que chez les bactéries il est synthétisé à partir du L-aspartate sous l’action successive de deux enzymes : la L-aspartate oxydase (NadB) et la quinolinate synthase (NadA), une métalloprotéine à centre fer-soufre (Figure 1). En plus de cette voie principale dite « de novo », la plupart des organismes possèdent une voie dite de secours permettant de recycler le NAD à partir de l’acide nicotinique et de nicotinamide. Chez certains pathogènes comme
Mycobacterium leprae et
Helicobacter pylori cette voie de secours n’existe pas. Ceci fait de NadA une cible particulièrement attractive pour le développement de nouveaux anti-bactériens et ceci d’autant plus que cette voie est également absente chez l’Homme.
Des chercheurs de notre laboratoire s’intéressent à la compréhension du mécanisme de la réaction catalysée par la quinolinate synthase qui représente actuellement un verrou dans l’élucidation de la voie de biosynthèse du NAD chez les procaryotes (Figure 1).
Figure 1 : Résumé des voies de biosynthèse (“de novo” et “de secours”) du NAD chez les organismes vivants.
Implication de l’intermédiaire clé : l’acide quinolinique. NaMN : acide nicotinique mono-nucléotide, NaAD : acide nicotinique dinucléotide.
En utilisant l’acide 4,5 dithiohydroxy-phtalique ou DTHPA, un analogue structural d’un des intermédiaires réactionnels postulés dans la formation de l'acide quinolinique, les chercheurs de notre laboratoire ont montré
[1] que cet analogue était un inhibiteur
in vitro de NadA d’
Escherichia coli (
Figure 2) en empêchant la formation d'acide quinolinique. Des analyses spectroscopiques appuyées par des calculs théoriques ont montré que l'inhibition était due à la fixation des deux groupements thiolates du DTHPA sur le centre [4Fe-4S] de la quinolinate synthase (
Figure 3) mettant ainsi pour la première fois en évidence l’existence d’un site accessible sur ce centre Fe-S. Ces résultats montrent également que c'est au niveau de ce site que s'effectue la réaction de condensation entre le DHAP et l'imino-aspartate (
Figure 1).
Figure 3 : Modèle de liaison du DTHPA au centre [4Fe-4S] de la quinolinate synthase.
En brun, atome de Fe. En rouge, atome de O. En jaune, atome de S.
Ces résultats ont fait également l’objet d’un dépôt de brevet [2]. En effet, le DTHPA, en plus de constituer une bonne sonde mécanistique, agirait également comme anti-bactérien puisqu'il inhibe spécifiquement in vivo la biosynthèse de l'acide quinolinique chez Escherichia coli. Il est actuellement en test sur Mycobacterium leprae et Helicobacter pylori. La mise en évidence d'inhibiteurs de la quinolinate synthase comme nouveaux agents anti-bactériens constitue un enjeu important car à ce jour aucun inhibiteur de cette enzyme n’a été rapporté.