The exploitation of evolutionary information, and more particularly of residue coevolution, has revolutionized protein structure predictions. Adaptation of the methods issued from these analyses to the prediction and design of enzymatic functions remains an open problem. Enzymatic functions are indeed characterized by an internal dynamics of proteins that is difficult to model and study experimentally. In this project, we tackle this problem by studying in detail the capacity of certain hydroxylases of the flavin-containing monooxygenase (FMO) protein family to realize their reaction at different positions of the aromatic cycle of ubiquinone (UQ), a molecule key to the production of cellular energy. More precisely, UQ biosynthesis pathway involves three hydroxylation reactions occurring on three carbons of the UQ aromatic ring.

En combinant des approches complémentaires, le projet O2-taboo adresse des questions de premier ordre en physiologie microbienne, en biochimie cellulaire et en biologie évolutive. Globalement, nos résultats permettront des avancées significatives en élucidant (i) la régulation et l’importance physiologique d’une nouvelle voie conservée chez les protéobactéries, (ii) la fonction moléculaire et l’organisation supramoléculaire des protéines UbiT,U,V, (iii) une nouvelle chimie pour des réactions d’hydroxylation indépendantes d’O2, (iv) la distribution et l’évolution des voies de biosynthèse d’UQ chez les protéobactéries.

Pour produire leur énergie en absence de dioxygène (anaérobie), les bactéries utilisent la respiration anaérobie qui nécessite des quinones. En anaérobie, la fonction de l’ubiquinone (UQ) n’est pas connue. Sa voie de biosynthèse n’est pas caractérisée et implique des hydroxylases inconnues à ce jour. En étudiant la bactérie Escherichia coli, nous voulons élucider la voie de biosynthèse anaérobie de UQ, caractériser les protéines associées et comprendre les fonctions de UQ.