En attirant les répresseurs amortissant l'inexprimé, gènes silencieux chez les bactéries Streptomyces, des chercheurs de l'Université de l'Illinois ont déverrouillé plusieurs grands groupes de gènes pour de nouveaux produits naturels, selon une étude publiée dans la revue Nature Chimie Biologie .

Étant donné que de nombreux antibiotiques, les agents anticancéreux et autres médicaments ont été dérivés de gènes facilement exprimés chez Streptomyces, les chercheurs espèrent que la suppression de gènes qui n'ont pas encore été exprimés en laboratoire produiront des candidats supplémentaires dans la recherche de nouveaux médicaments antimicrobiens, dit Huimin Zhao, responsable de l'étude et professeur de génie chimique et biomoléculaire.

"Il y a tellement de produits naturels non découverts qui ne sont pas exprimés dans les génomes. Nous les considérons comme la matière noire de la cellule, " a déclaré Zhao. " La résistance aux antimicrobiens est devenue un défi mondial, il est donc clair qu'il y a un besoin urgent d'outils pour aider à la découverte de nouveaux produits naturels. Dans ce travail, nous avons trouvé de nouveaux composés en activant des groupes de gènes silencieux qui n'avaient jamais été explorés auparavant."

Les chercheurs ont précédemment démontré une technique pour activer de petits groupes de gènes silencieux à l'aide de la technologie CRISPR. Cependant, les grands amas de gènes silencieux sont restés difficiles à réactiver. Ces gènes plus gros sont d'un grand intérêt pour le groupe de Zhao, étant donné qu'un certain nombre d'entre eux ont des séquences similaires à des régions qui codent pour des classes d'antibiotiques existantes, comme la tétracycline.

Pour débloquer les grands groupes de gènes les plus intéressants, Le groupe de Zhao a créé des clones des fragments d'ADN qu'ils voulaient exprimer et les a injectés dans les bactéries dans l'espoir d'attirer les molécules répresseurs qui empêchaient l'expression des gènes. Ils ont appelé ces clones des leurres de facteur de transcription.

"D'autres ont utilisé ce genre de leurres similaire pour des applications thérapeutiques dans des cellules de mammifères, mais nous montrons ici pour la première fois qu'il peut être utilisé pour la découverte de médicaments en activant des gènes silencieux chez les bactéries, " dit Zhao, qui est affilié au Carle Illinois College of Medicine, le Carl R. Woese Institute for Genomic Biology et le Center for Advanced Bioenergy and Bioproducts Innovation de l'Illinois.

Pour prouver que les molécules pour lesquelles ils codaient s'exprimaient, les chercheurs ont d'abord testé la méthode du leurre sur deux groupes de gènes connus qui synthétisent des produits naturels. Prochain, ils ont créé des leurres pour huit groupes de gènes silencieux qui étaient auparavant inexplorés. Dans les bactéries injectées avec les leurres, les gènes silencieux ciblés ont été exprimés et les chercheurs ont récolté de nouveaux produits.

"Nous avons vu que la méthode fonctionne bien pour ces gros clusters difficiles à cibler par d'autres méthodes, " a déclaré Zhao. " Il a également l'avantage de ne pas perturber le génome; c'est juste retirer les répresseurs. Ensuite, les gènes sont exprimés naturellement à partir de l'ADN natif."

Dans la recherche de candidats médicaments, chaque produit doit être isolé puis étudié pour déterminer ce qu'il fait. Sur les huit nouvelles molécules produites, les chercheurs ont purifié et déterminé la structure de deux molécules, et en a décrit un en détail dans l'étude :un nouveau type d'oxazole, une classe de molécules souvent utilisées dans les médicaments.

Les chercheurs prévoient ensuite de caractériser le reste des huit composés et d'effectuer divers tests pour déterminer s'ils contiennent des agents antimicrobiens, antifongique, anticancéreux ou d'autres activités biologiques.

Le groupe de Zhao prévoit également d'appliquer la technique du leurre pour explorer des groupes de gènes biosynthétiques plus silencieux d'intérêt chez Streptomyces et dans d'autres bactéries et champignons afin de trouver davantage de produits naturels non découverts. D'autres groupes de recherche sont invités à utiliser la technique pour les groupes de gènes qu'ils explorent, dit Zhao.

"Le principe est le même, en supposant que l'expression des gènes est réprimée par des facteurs de transcription et qu'il nous suffit de libérer cette expression en utilisant des fragments d'ADN leurres, " dit Zhao.