De l’infamie à l’ingéniosité : les mécanismes de détournement bactérien comme outils génétiques avancés


Les chercheurs ont découvert le mécanisme moléculaire complexe utilisé par les bactéries phytoplasmes parasites, connues pour induire des effets « de type zombie » sur les plantes. Cette révélation détaillée ouvre de nouveaux horizons pour des applications révolutionnaires en biotechnologie et même en biomédecine.

L’équipe dirigée par le professeur Saskia Hogenhout du Centre John Innes, en partenariat avec le laboratoire Sainsbury, a utilisé la cristallographie aux rayons X pour dévoiler la structure et le mécanisme fonctionnel de SAP05. Cette molécule joue un rôle crucial en reliant deux composants distincts à l’intérieur des cellules végétales.

La découverte apporte un nouvel éclairage sur un phénomène particulier dans la nature – principalement observé dans les « balais de sorcière » dans lesquels les tiges et les feuilles des plantes prolifèrent en raison de la bactérie Phytoplasma.

Cette bactérie transmise par les insectes déclenche des maladies comme la jaunisse de l’aster, diminuant considérablement les rendements des cultures à feuilles, notamment le colza, la laitue, les carottes, la vigne, les oignons et diverses cultures ornementales et maraîchères dans le monde entier.

Des recherches antérieures du groupe Hogenhout ont révélé comment la protéine bactérienne SAP05 est capable de manipuler les plantes en détournant une machinerie moléculaire appelée protéasome.

Le protéasome décompose et recycle les protéines qui ne sont plus nécessaires dans les cellules végétales.

SAP05 détourne ce processus, provoquant la distribution des protéines qui régulent la croissance et le développement dans un centre de recyclage moléculaire connu sous le nom de protéasome 26S.

Cette dernière recherche se concentre sur la manière dont cela se produit au niveau structurel. SAP05 perturbe efficacement la voie de recyclage moléculaire, servant d’échafaudage qui relie ses deux cibles cellulaires : un facteur de transcription et le protéasome.

De manière fascinante, SAP05 se lie d’une manière qui lui permet de « soulever le couvercle de la poubelle », en éliminant sélectivement les protéines de développement, tout en préservant stratégiquement les fonctions vitales pour la survie de son hôte végétal.

Le professeur Hogenhout, chef de groupe au Centre John Innes et responsable de l’équipe de recherche à l’origine de ces découvertes, explique : « Nous connaissons maintenant la structure de ce complexe et comment la protéine se lie à deux composants cellulaires pour créer un court-circuit. Alors que SAP05 se permet « Pour s’impliquer dans la plante, cela ne perturbe pas d’autres processus importants. C’est tellement étonnant de voir l’évolution se cristalliser de cette manière. »

Habituellement chez les plantes, en fait dans tous les organismes multicellulaires, ce recyclage des protéines dans le protéasome dépend d’une molécule appelée ubiquitine.

En court-circuitant ce processus, SAP05 offre une nouvelle manière d’accomplir la tâche essentielle de dégradation des protéines qui répond à son propre objectif parasitaire et est totalement indépendante de l’ubiquitine.

La découverte présente des possibilités intrigantes. Les chercheurs ont été frappés par l’ingéniosité sophistiquée de SAP05, un maître manipulateur, et par ses applications prometteuses en biotechnologie.

Le premier auteur de l’article, le Dr Qun Liu, a déclaré : « C’était tellement excitant de voir que cette molécule SAP05 avait deux côtés, un côté se liant au facteur de transcription et l’autre au protéasome 26S. C’est très intelligent. »

En comprenant comment ce mécanisme bactérien interagit avec les cellules au niveau structurel, les chercheurs peuvent désormais utiliser ces connaissances pour concevoir des molécules de type SAP05 qui pourraient être réutilisées pour éliminer les protéines indésirables telles que les effecteurs pathogènes ou les virus, avec un impact sur la thérapeutique, la recherche et en agriculture.

Les travaux sur la protéine effectrice SAP05 se poursuivent grâce au financement du Conseil européen de la recherche et à un projet dirigé par le professeur Hogenhout pour étudier la nouvelle technologie de dégradation ciblée des protéines (TPD).

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