Découverte d’une famille de protéines à cuivre semblable aux enzymes dégradant la cellulose chez les champignons

La dégradation de la cellulose est une étape clé dans le recyclage du carbone sur la planète. Cette tâche est effectuée par les micro-organismes comme les champignons et les bactéries. Pour cela, ils sécrètent dans le milieu extérieur des enzymes spécifiques qui vont permettre de couper la cellulose - un polymère de sucre très résistant qui est le composant majoritaire du bois - en briques élémentaires. Parmi ces enzymes se trouve des LPMOs « lytic polysaccharide mono oxygenases », une classe d’enzymes contenant un atome de cuivre nécessaire à leur activité.

L’équipe à l’origine de cette découverte dispose d’une collection de 2500 champignons filamenteux. A l’issue d’un criblage sur différents substrats, les analyses transcriptomiques et protéomiques des protéines sécrétées ont mis en lumière une protéine de fonction inconnue présentant des similitudes avec les LPMOs. En effet, l’analyse de la séquence et de la structure 3D de la protéine a montré qu’elle est capable de lier du cuivre comme les LPMOs, en revanche, elle forme une famille de protéines distinctes et ne possède pas d’activité enzymatique. Ceci suggère qu’elle aurait évolué vers une fonction alternative.

En parallèle, une équipe Américaine a montré que cette protéine est également présente chez Cryptococcus neoformans, un champignon responsable de la méningite foudroyante chez l’Homme¹. Les chercheurs ont montré qu’en supprimant le gène codant pour cette protéine la pathogénicité était fortement réduite.

Cette famille de métalloprotéines est donc liée de manière évolutive aux LPMOs mais sa fonction biologique semble avoir divergé vers des mécanismes liés à l’homéostasie du cuivre impliquant des processus biologiques essentiels.

¹ García-Santamarina, S. et al. A lytic polysaccharide monooxygenase-like protein functions in copper import and fungal meningitis. Nat. Chem. Biol., DOI: 10.1038/s41589-019-0437-9