Nicolas Graziano

Découverte il y a 150 ans, la sulfatation a été reconnue comme une modification fondamentale impliquée dans de nombreux processus physiologiques. Cette modification consiste en l’ajout d’un groupement sulfate sur diverses molécules, allant de métabolites spécialisés à de grandes molécules structurales telles que les polysaccharides, les glycoconjugués ou les protéines. La sulfatation est catalysée par des enzymes spécialisées appelées Sulfotransférases (STs) qui transfèrent un groupement sulfate depuis un donneur vers un groupement hydroxyle (-OH) ou amine (-NH2) d’un substrat accepteur. Les organismes eucaryotes utilisent universellement le 3′-phosphoadénosine 5′-phosphosulfate (PAPS) comme donneur de sulfate, ce qui entraîne la conservation de régions clés au sein de toutes les STs PAPS-dépendantes. Malgré son importance chez les eucaryotes, la sulfatation et les STs demeurent largement inexplorées chez les champignons. À travers une approche multidisciplinaire incluant exploration génomique, études phylogénétiques, études structurales (modélisation et cristallographie au rayons X), caractérisations chimiques et biochimiques, ces travaux de thèse ont permis de décrire quatre STs PAPS-dépendantes chez les champignons. Les carbohydrate-sulfotransférases décrite chez Cladochytrium replicatum (G3ST-like) et Mucor racemosus (St1-carbohydrate) sont les deux premières enzymes de ce type à avoir été caractérisées dans le règne fongique. Ces enzymes sulfatent un β-galactose terminal dans des oligosaccharides et seraient impliquées dans les voies de biosynthèse de glycolipides membranaires. Les aryl-sulfotransférases (St1-aryles) décrites chez Hortaea werneckii (HwSULT) et Aspergillus sydowii (AsSULT) représentent respectivement les deuxièmes et troisièmes enzymes de ce type caractérisées chez les champignons. L’HwSULT a fait preuve d'une activité élevée et polyvalente, tandis que l'AsSULT semblait hautement sélective, suggérant deux fonctions différentes.

Sulfation plays a critical role in the biosynthesis of small molecules, regulatory mechanisms such as hormone signaling, and detoxification processes (phase II enzymes). The sulfation reaction is catalyzed by a broad family of enzymes known as sulfotransferases (SULTs), which have been extensively studied in animals due to their medical importance, but also in plant key processes. Despite the identification of some sulfated metabolites in fungi, the mechanisms underlying fungal sulfation remain largely unknown. To address this knowledge gap, we conducted a comprehensive search of available genomes, resulting in the identification of 174 putative SULT genes in the Ascomycota phylum. Phylogenetic analysis and structural modeling revealed that these SULTs belong to the aryl sulfotransferase family, and they are divided into two potential distinct clusters of PAPS-dependent SULTs within the fungal kingdom. SULT genes from two marine fungi isolated from deep-sea hydrothermal vents, Hortaea werneckii UBOCC-A-208029 (HwSULT) and Aspergillus sydowii UBOCC-A-108050 SULT (AsSULT), were selected as representatives of each cluster. Recombinant proteins were expressed in Escherichia coli and biochemically characterized. HwSULT demonstrated high and versatile activity, while AsSULT appeared more substrate-specific. Here, HwSULT was used to sulfate the mycotoxin zearalenone, enhancing its cytotoxicity toward healthy feline intestinal cells.