Elena Bencurova a analysé 123 organismes et soumis leurs protéines à des analyses de motifs détaillées. Crédit :Julius-Maximilians-Universität Würzburg, JMU
Des spécialistes en bioinformatique de l'Université de Würzburg ont étudié une classe spécifique d'hormones qui est pertinente pour les plantes, bactéries et indirectement pour l'homme, trop. Leurs résultats remettent en question les hypothèses scientifiques antérieures.
Les cytokinines sont une classe d'hormones principalement présentes dans les plantes. Ils régulent la croissance et le développement des plantes et retardent le processus de vieillissement, par exemple. De plus, les études actuelles montrent que les cytokinines jouent également un rôle vital lorsque la plante combat les agents pathogènes en la rendant résistante à des agents pathogènes spécifiques. Mais les actions des cytokinines ne se limitent pas au règne végétal :les hormones sont également présentes dans les tissus animaux ainsi que dans les bactéries, champignons et algues.
Des scientifiques en bioinformatique de l'Université de Würzburg ont récemment découvert de nouveaux détails sur l'évolution des cytokinines qui remettent en question les hypothèses précédentes. L'étude a impliqué le professeur Thomas Dandekar, titulaire de la Chaire de bioinformatique, et ses collègues Dr. Muhammad Naseem et Dr. Elena Bencurova. Ils ont publié leurs découvertes dans le numéro actuel de la revue Trends in Biochemical Sciences.
Des bases de données à revoir
Précédemment, les enzymes qui activent les cytokinines appartenaient à la classe des lysine décarboxylases. Mais ce n'est pas le cas :« Nos recherches ont montré hors de tout doute que ces enzymes ne présentent aucune activité décarboxylase. Elles utilisent un canal biochimique différent pour activer les cytokinines, " explique Thomas Dandekar. En conséquence, il pense que ces annotations doivent maintenant être supprimées des bases de données pertinentes.
Elena Bencurova a examiné 123 protéines de divers organismes pour cette étude, soumettre leurs protéines à des analyses de motifs détaillées, ou comme elle le dit, a effectué une analyse de séquence protéique. Elle s'intéressait aux enzymes qui activent les cytokinines – les soi-disant « enzymes solitaires » (LOG). Thomas Dandekar explique d'où vient le nom inhabituel :"Les fleurs d'un riz mutant n'avaient qu'une étamine mais pas de pistil. Cette mutation d'étamines solitaires a donc été baptisée 'homme solitaire'."
Les modèles qu'elle a rencontrés ne montrent aucune similitude. Crédit :Elena Bencurova
Modèles révélateurs dans l'analyse de séquence
Le jeune scientifique a recherché des motifs dans ces séquences d'acides aminés caractéristiques des lysine décarboxylases. Mais elle n'a pu en repérer aucun. Au lieu, Elena Bencurova a identifié un modèle qui correspond aux enzymes LOG et a décodé quatre sous-classes dans le processus.
Ce qui ressemble à une découverte qui n'est pertinente que pour un petit groupe de spécialistes n'a en réalité que des conséquences de grande envergure. "En somme, nos dernières découvertes nous permettent désormais de mieux comprendre ce mécanisme de communication universel des bactéries, plantes et animaux, " dit Thomas Dandekar. " Dr. Muhammad Naseem de notre groupe de travail a largement contribué à ce succès. Il est professeur à l'Université Zayed d'Abu Dhabi depuis janvier en raison de ses publications en biologie systémique sur les cytokinines. Cela ouvre de nombreux champs d'applications, des plantes aux humains."
Crème pour la peau et tuberculose
"Les cellules de la peau humaine comprennent le langage des cytokinines, " dit le biochimiste. En tant qu'ingrédient dans les crèmes pour la peau, ils pourraient ainsi protéger les cellules contre les influences néfastes et ralentir le processus de vieillissement. Cependant, des études séparées sur le sujet ont montré qu'il s'agit du bon dosage :« A faibles doses, les cytokinines protègent les cellules. Des niveaux élevés de contraste sont nocifs, " dit Dandekar.
Les cytokinines ont un effet indirect sur l'homme, par exemple lorsqu'ils sont actifs dans les agents pathogènes qui causent la tuberculose. Ils permettent aux pathogènes de manipuler leur environnement, l'épithélium respiratoire, d'une manière qui facilite l'installation des bactéries et rend plus difficile pour le système immunitaire ou les médicaments de les combattre (résultats de Samanovic et al., Mol Cell 2015).
Lorsqu'il s'agit de cultiver des plantes, la connaissance du langage universel des cytokinines de Naseem, Dandekar et ses collègues peuvent contribuer à prévenir plus efficacement les plantes contre les agents pathogènes et à activer leurs mécanismes de défense, comme l'ont démontré des études dédiées sur le cresson de thale.
Plus de recherches nécessaires
"Les cytokinines parlent un langage hormonal universel qui est compris par de nombreux êtres vivants et produit les résultats les plus divers, " Thomas Dandekar résume la conclusion centrale de l'aperçu bioinformatique maintenant publié. Cependant, de nombreuses recherches sont encore nécessaires jusqu'à ce que tous les détails de cette langue aient été compris. Par conséquent, le résultat actuel de la recherche n'est qu'« un petit pas en avant dans un contexte beaucoup plus vaste, ", ajoute Elena Bencurova. une étape qui crée les fondations pour de nouvelles perspectives.
