La découverte des particules de toxine parapluie et les informations associées sur leurs structures, leur composition et leur mode d'action ont été publiées dans Nature. .

Les protéines de la toxine parapluie sont le dernier exemple en date des attaques variées et combatives de ces bactéries contre leurs rivales microscopiques. Les communautés bactériennes surpeuplées et diverses dans lesquelles elles vivent sont une mêlée d'attaques, de contre-attaques et de défenses antimicrobiennes.

Ironiquement, de nombreux antibiotiques utilisés en clinique dérivent directement ou sont inspirés de molécules que les bactéries utilisent les unes contre les autres dans leur habitat naturel. L'armement chimique des Streptomyces contre leurs concurrents est l'une des sources les plus riches de telles molécules. Parmi eux se trouve la streptomycine, un médicament courant à large spectre.

Ce qui différencie ces toxines antibactériennes nouvellement détectées est que, contrairement aux antibiotiques à petites molécules des Streptomyces, les toxines parapluie sont de grands complexes composés de plusieurs protéines. Ils sont également beaucoup plus spécifiques quant aux bactéries qu'ils ciblent.

Les auteurs de l'article pensent que ces propriétés des toxines parapluie expliquent pourquoi elles ont échappé à la découverte pendant plus de 100 ans de recherche sur les toxines produites par Streptomyces.

Les gènes codant pour les toxines parapluie ont été initialement découverts grâce à une recherche bioinformatique de nouvelles toxines bactériennes. Lors d'expériences biochimiques et génétiques menées par Qinqin Zhao dans le laboratoire de microbiologie de Joseph Mougous à la faculté de médecine de l'Université de Washington, les scientifiques ont appris que ces toxines sont associées à d'autres protéines dans un vaste complexe.

La microscopie cryoélectronique de ces complexes protéiques a été réalisée par Young Park dans le laboratoire de David Veesler, professeur de biochimie à l'École de médecine de l'UW et chercheur à l'Institut médical Howard Hughes.

Ces études ont révélé que les complexes de toxines isolés par Qinqin adoptent une apparence frappante digne de leur découverte à Seattle. Ils ressemblent à des parapluies.

"La forme de ces particules est assez particulière et il sera intéressant dans les travaux futurs d'apprendre comment leur morphologie inhabituelle les aide à éliminer les bactéries cibles", a noté Mougous, professeur de microbiologie à la faculté de médecine de l'UW et à l'institut médical Howard Hughes. enquêteur.

Les scientifiques ont ensuite cherché à déterminer les cibles de ces toxines en examinant leurs effets sur tous les organismes qu'ils pourraient cibler, des champignons à 140 bactéries différentes, y compris certaines prélevées sur des plants de sorgho dans le laboratoire de l'auteur de l'étude Devin Coleman de l'Université de Californie. Berkeley et le Service de recherche agricole du Département de l'Agriculture des États-Unis.

Parmi ces adversaires potentiels, les toxines ciblaient spécifiquement leurs propres frères :d'autres espèces de Streptomyces.

"Nous pensons que cette spécificité exquise peut être due aux protéines qui composent les rayons du parapluie, qui varient selon les particules. Celles-ci incluent des protéines qui pourraient s'accrocher à des sucres spécifiques trouvés à la surface des bactéries concurrentes", a commenté l'auteur de l'étude, S. Brook Peterson, scientifique principal au laboratoire de Mougous.

En analysant les milliers de génomes bactériens accessibles au public, les auteurs de l'étude, Dapeng Zhang, de l'Université de Saint-Louis, et son étudiant diplômé, Youngjun Tan, ont découvert que de nombreuses autres espèces de bactéries possèdent également les gènes nécessaires pour fabriquer des toxines de particules parapluie. Il est intéressant de noter que ces espèces forment toutes des filaments ramifiés, un mode de croissance inhabituel parmi les bactéries.

En plus des nombreuses questions restant sans réponse sur la biologie fondamentale des particules de toxines parapluie, Mougous et ses collègues sont intrigués par leurs applications cliniques potentielles.

Ils soupçonnent que les bactéries responsables de la tuberculose et de la diphtérie pourraient être sensibles aux toxines du parapluie. Ils notent que ces mêmes bactéries sont devenues résistantes aux antibiotiques traditionnels. Les particules de toxine Umbrella pourraient valoir la peine d'être explorées, ont suggéré les scientifiques, pour leur potentiel à maîtriser ces bactéries pathogènes graves.