Onderzoeksproject P4/03 (Onderzoeksactie P4)
Het project heeft tot doel de technieken van eiwitengineering en organische synthese, in combinatie met fundamentele wetten van de theoretische scheikunde, te gebruiken om een geheel van fundamentele biologische fenomenen te bestuderen : enzymatische katalyse, eiwitopvouwing, interactie tussen macromoleculen o.m. tijdens de celdeling, signaaloverdracht en interactie tussen prokaryotische en eukaryotische cellen.
Het netwerk is gebaseerd op complementariteit en nauwe samenwerking tussen de verschillende deelnemende groepen. Concreet betreft het de volgende deelaspecten : moleculaire biologie, eiwitchemie, enzymologie, theoretische scheikunde en X-stralenkristallografie (ULg), organische synthese (UCL/CHOR), eiwitmicrosequentieanalyse, massaspectrometrie en X-stralenkristallografie (RUG), conformatieanalyse van transmembranaire peptiden en van oppervlaktezones verantwoordelijk voor de interactie tussen macromoleculen (FUSAGx), moleculaire biologie en interactie tussen cellen (UCL/ICP). Bepaalde technologische overlappingen laten toe een hoger niveau van specialisatie en een betere samenwerking tussen de verschillende groepen te bekomen.
De voornaamste onderzoeksthema's zijn de volgende :
1.Enzymatische katalyse : studie van eiwitten die penicilline herkennen en binden. Een eerste groep enzymen, de buitenmembraangebonden DD-peptidases, zijn het doelwit voor het gebruik van bêta-lactam antibiotica. Het zijn "actief centrum" serine peptidases verantwoordelijk voor essentiële stappen in de biosynthese van de bacteriële celwand. De tweede groep enzymen, de bêta -lactamases, zijn daarentegen in staat deze zelfde antibiotica te hydrolyseren. Er zijn twee afzonderlijke families gekend : de "actief centrum" serine enzymen en de Zn2+ enzymen.
2.Eiwitopvouwing. Deze studie is toegespitst op de serine en de Zn2+ bêta -lactamases. Speciale aandacht zal besteed worden aan het gedrag van de katalytische covalente intermediairen bij de eerste groep enzymen en aan de rol van de metaalionen bij de tweede groep.
3.Complexe moleculaire systemen. Hiermee worden vooral de eiwitten bedoeld betrokken bij de interacties tussen de pathogeen Yersinia enterolitica en macrofagen, de inductie van de bêta -lactamase biosynthese en eiwitcomplexen betrokken bij de vorming van het divisoom in Escherichia coli enEnterococcus hirae. De meeste van deze eiwitten zijn membraangebonden en zijn verantwoordelijk voor signaaloverbrenging en/of cel-cel interacties.
4.Theoretische scheikunde. Het doel is om via toepassing van quantumchemische wetten het gedrag van zgn. "zachte" atomen te bestuderen welke vervormingen van bindingen tijdens chemische reacties kunnen opvangen. De energetische en geometrische aspecten worden in detail bestudeerd met betrekking tot de synthese van nieuwe potentiële liganden, inactivatoren en substraten.
5.Organische scheikunde : ontwerpen van nieuwe inhibitoren van penicillinebindende eiwitten (PBP) en bêta -lactamases en ontwikkeling van nieuwe methoden om die moleculen te synthetiseren.
6.De praktische toepassingen die uit dit project zullen voortvloeien omvatten o.a.:
-het ontwikkelen van betere antibiotica die specifiek PBP's kunnen inactiveren en niet door bêta -lactamases kunnen worden afgebroken;
-het ontwerpen van agentia die moeten toelaten in te grijpen in het infectiemechanisme van de pathogeen Yersinia;
-het bekomen van een beter algemeen inzicht in de wetmatigheden die de stabiliteit van eiwitten bepalen zodat men deze kan extrapoleren naar eiwitten van industrieel belang in het algemeen.
