Cette étude est dirigée par le professeur Wen-Bin Zhang (Collège de chimie et de génie moléculaire, Université de Pékin et Académie d’intelligence artificielle de Pékin) et le Dr Jing Fang (Collège de chimie et de génie moléculaire, Université de Pékin). Un caténane protéique à domaine unique fait référence à deux anneaux polypeptidiques mécaniquement imbriqués qui se replient de manière synergique en une structure compacte et intégrée, ce qui est extrêmement rare dans la nature. Cette conception a été réalisée en recâblant la connectivité entre les motifs secondaires pour introduire un enchevêtrement artificiel, et la synthèse a été facilement réalisée grâce à une série d’événements de traitement post-traductionnel rationalisés et programmés dans les cellules sans aucune réaction in vitro supplémentaire.
La caténane à domaine unique chat-DHFR a été soigneusement caractérisé. Les preuves issues d’expériences combinées SDS-PAGE, SEC, LC-MS, IMS-MS et de digestion protéolytique ont prouvé sans ambiguïté sa topologie. Le chat-DHFR présente des propriétés anti-agrégation améliorées et possède un Tm soit 6 °C de plus que le contrôle linéaire. Bien que l’activité catalytique de chat-DHFR est réduit en raison de sa moindre affinité envers le substrat et le cofacteur, il a une meilleure résilience thermique que je-DHFR. Même après incubation à 70 °C pendant 10 min, chat-DHFR a conservé plus de 70 % de l’activité catalytique, alors que le contrôle linéaire a perdu presque toute son activité. L’équipe de recherche prévoit que cette méthode pourrait être généralement applicable à d’autres protéines à domaine unique, y compris celles présentant des replis similaires au DHFR ou des replis complètement différents. La disponibilité de ces caténanes protéiques à domaine unique facilite l’élucidation des effets topologiques sur les relations structure-propriété. Les résultats impliquent en outre qu’il est possible de cartographier l’univers protéique linéaire actuel en caténanes protéiques à domaine unique avec des fonctions bien préservées et des avantages supplémentaires, ouvrant ainsi un nouveau territoire aux molécules protéiques. Surpassant le paradigme linéaire des molécules protéiques naturelles, ces protéines topologiques sont des molécules multi-chaînes et multidimensionnelles présentant des avantages fonctionnels en termes de topologie, de riches possibilités de conception et une excellente évolutivité. En tant que nouvelle classe de molécules protéiques, elles présentent un grand potentiel pour un large éventail d’applications, notamment les enzymes industrielles, les anticorps, les cytokines et les biomatériaux.
