Comme tous les organismes, les plantes sont associées à des communautés bactériennes dans lesquelles des bactéries utiles et nocives rivalisent pour la domination. Parmi les armes de ces bactéries en guerre figurent des seringues moléculaires que certaines bactéries peuvent utiliser pour injecter des toxines dans d'autres. Dans une étude publiée dans le numéro du 2 février du Journal de chimie biologique , des chercheurs de l'Université McMaster au Canada ont identifié l'identité d'une telle toxine utilisée par une bactérie du sol qui protège les plantes contre les maladies.

La bactérie Pseudomonas protegens peut tuer les agents pathogènes des plantes du sol, y compris les champignons et les bactéries qui attaquent les racines de cultures importantes telles que le coton. Pseudomonas protegens libère divers composés antimicrobiens dans le sol, mais John Whitney était particulièrement curieux des composés qu'il injectait directement dans d'autres bactéries via le système de sécrétion de type VI, ou T6SS.

"[Le T6SS] est cette nanomachine moléculaire qui injecte des protéines toxiques dans d'autres espèces de bactéries et les tue, " Whitney a déclaré. " Les bactéries protectrices des plantes qui ont [T6SS] peuvent mieux protéger les plantes contre les agents pathogènes par rapport aux [bactéries] qui n'en ont pas. "

Jenny Tang et Nathan Bullen, étudiants de premier cycle de l'Université de Waterloo travaillant avec Whitney dans le cadre d'une affectation d'alternance travail-études, fer de lance de la découverte que la protéine toxique utilisée par P. protegens contre d'autres bactéries agit sur une molécule présente dans presque toutes les cellules vivantes :le nicotinamide adénine dinucléotide, ou NAD+.

NAD+ est un cofacteur, ou molécule « auxiliaire », dans de nombreuses réactions biochimiques. En injectant une protéine qui détruit le NAD+, P. protegens est capable de tuer d'autres bactéries.

L'équipe a ensuite étudié les séquences du génome de nombreuses autres bactéries pour voir à quel point la stratégie de ciblage du NAD+ est répandue dans la guerre microbienne. Ils ont découvert que de nombreuses bactéries dotées de systèmes de sécrétion portent des gènes similaires à celui codant pour la toxine ciblant le NAD.

"Nous avons commencé à voir que ce n'est pas seulement une façon de tuer qui est édictée par des bactéries protectrices des plantes, " Whitney a dit. " Si vous regardez la distribution de cette (protéine) parmi toutes les bactéries séquencées, il semble que de nombreuses bactéries différentes dans de nombreuses niches environnementales différentes utilisent ce mode d'action pour supplanter d'autres bactéries."

L'abondance de ces toxines dans la nature soulève de nombreuses questions :Comment différentes bactéries dans différents environnements évoluent-elles pour résister à cette toxine ? Les toxines ciblant le NAD sont-elles plus efficaces contre certaines espèces bactériennes que d'autres ? Comprendre la diversité des armes bactériennes est un domaine d'étude actif parmi les chercheurs agricoles qui souhaitent développer de meilleurs moyens de lutter contre les maladies des plantes.

« L'identification et la caractérisation des toxines antibactériennes produites par les bactéries phytoprotectrices pourraient un jour nous permettre de concevoir ces bactéries pour qu'elles aient une capacité accrue à supprimer les agents pathogènes, ", a déclaré Whitney.