Avec la capacité d'extraire les métaux lourds de l'environnement et de digérer un puissant gaz à effet de serre, les bactéries méthanotrophes ont un double rôle lorsqu'il s'agit de nettoyer l'environnement.

Mais avant que les chercheurs puissent explorer les applications potentielles de la conservation, ils doivent d'abord mieux comprendre les processus physiologiques de base de la bactérie. Amy C. Rosenzweig de la Northwestern University a récemment construit une autre section du puzzle. Son laboratoire a identifié deux protéines jamais étudiées auparavant, appelé MbnB et MbnC, comme partiellement responsable du fonctionnement interne de la bactérie.

"Nos découvertes vont bien au-delà des bactéries méthanotrophes, " dit Rosenzweig, la Weinberg Family Distinguished Professor of Life Sciences et professeur de biosciences moléculaires et de chimie au Weinberg College of Arts and Sciences de Northwestern. "Ces deux protéines se trouvent dans une gamme d'autres bactéries, y compris les agents pathogènes humains.

Le journal publie demain, 23 mars, dans la revue Science .

Bactéries méthanotrophes, ou plus simplement « méthanotrophes, " prendre le cuivre de l'environnement pour l'installer dans la machinerie moléculaire qui métabolise le méthane, le transformer en méthanol pour la nourriture. Pour acquérir du cuivre, de nombreux méthanotrophes sécrètent un peptide chimiquement modifié appelé méthanobactine, qui se lie étroitement aux ions cuivre pour les attirer dans la cellule. Jusqu'à maintenant, la machinerie cellulaire qui conduit à la formation de méthanobactine a été peu comprise.

L'équipe de Rosenzweig a découvert que deux protéines - MbnB et MbnC - sont en partie responsables de la production de méthanobactine. Ensemble, ces protéines forment un complexe enzymatique contenant du fer qui convertit un acide aminé en deux groupes chimiques organiques. Cette chimie donne la méthanobactine, qui recrute le cuivre dans la cellule. Rosenzweig et son équipe ont également découvert que ces deux protéines entraînent la production de méthanobactine dans toutes les familles d'espèces productrices de méthanobactine, y compris les non méthanotrophes.

« L'implication d'une enzyme nécessitant un métal dans la formation de ces types de groupes chimiques est sans précédent, et aucune des deux protéines n'a été étudiée auparavant, " dit Rosenzweig. " De plus, des enzymes similaires semblent être produites dans d'autres contextes, suggérant que cette chimie est importante au-delà de la production de méthanobactine."

Cette découverte permet aux chercheurs d'étudier plus facilement la méthanobactine, car ils peuvent travailler avec les protéines dans des tubes à essai plutôt que de manipuler des micro-organismes vivants entiers. Il rapproche également le monde des applications prometteuses des méthanotrophes. Beaucoup de gens imaginent utiliser des filtres construits à partir de bactéries pour éliminer le méthane de l'atmosphère ou pour aider à éliminer le méthane des réserves de gaz naturel. Mais Rosenzweig pense qu'en raison de la production de méthanobactine, les méthanotrophes ont des applications qui vont au-delà du nettoyage de l'environnement.

Parce que la méthanobactine se lie si étroitement au cuivre, il a été étudié comme traitement de la maladie de Wilson, une maladie génétique rare dans laquelle le corps des patients ne peut pas éliminer le cuivre qu'ils ingèrent dans les aliments, il s'accumule donc dans le cerveau et le foie. Certains chercheurs pensent également que la méthanobactine a des propriétés antibactériennes et pourrait être utilisée dans une nouvelle classe d'antibiotiques.

« Maintenant que nous savons quels gènes et protéines microbiens rechercher, et maintenant que nous savons ce que font certaines des protéines clés, nous pouvons prédire efficacement quelles espèces fabriqueront des méthanobactines nouvelles et différentes, " Rosenzweig a déclaré. "Et nous pouvons tester ces composés pour les bioactivités."

L'étude s'intitule "La biosynthèse de la méthanobactine".