Une bactérie océanique a fourni de nouvelles informations sur la façon dont les cellules se protègent des effets toxiques des ions métalliques tels que le fer et le cuivre, dans la recherche menée par l'Université d'East Anglia (UEA).

Bien qu'essentiel à la vie, les ions métalliques peuvent également générer des espèces réactives de l'oxygène (ROS) - des molécules hautement réactives qui endommagent les cellules lorsqu'elles tentent de former des liaisons avec d'autres molécules.

Chez l'homme, les espèces réactives de l'oxygène sont liées au vieillissement ainsi qu'à des maladies telles que les cancers.

Pour réduire les effets toxiques du fer, une famille de protéines appelées ferritines détoxifie et stocke les ions métalliques dans leur enveloppe protéique en forme de ballon de football, générer un gisement sûr mais accessible qui peut être puisé par la cellule lorsque le fer dans l'environnement se fait rare.

En collaboration avec des chercheurs de l'Université d'Essex et du Scripps Institute en Californie, l'équipe de l'UEA a découvert comment une ferritine dans une bactérie marine particulière réussit à mener à bien ce processus de détoxification.

Exceptionnellement, la bactérie produit la ferritine en réponse à des niveaux élevés de cuivre, pas de fer.

L'équipe a découvert qu'il n'y avait pas d'interaction directe entre la ferritine et le cuivre, mais au lieu de cela, la ferritine a catalysé un nouveau type de réaction entre l'oxygène et le fer. Cela a généré une forme de ferritine qui a une capacité améliorée à détoxifier directement les ROS, tout en assurant ses rôles de stockage du fer et de détoxification.

Pr Nick Le Brun, de l'École de chimie de l'UEA, a déclaré:"Nous pensons que le fer impliqué dans cette nouvelle voie a été déplacé d'autres protéines contenant du fer par le cuivre, et la bactérie gère la toxicité du fer déplacé en produisant la ferritine. Ceci est particulièrement intéressant car la ferritine impliquée ressemble plus à celles des animaux que des autres bactéries. »

Ce type de processus n'a pas encore été repéré par les scientifiques et confirme qu'il existe de nombreux mécanismes de ferritine différents à l'œuvre dans différents organismes.

Dr Dima Svistunenko, de l'Université d'Essex, a dit :« La chimie entre le fer et l'O2, qui génère des ROS nocifs, a été étudié dans de nombreux systèmes, et qui comprend un certain nombre de ferritines provenant d'une gamme d'organismes. Mais, ici, nous avons vu une réactivité entièrement nouvelle, indiquant un processus de détoxification sans précédent qui implique un transfert d'électrons à longue distance à travers la molécule de protéine."

Une recherche dans les bases de données génomiques effectuée par l'équipe a également révélé que de nombreuses autres bactéries marines similaires peuvent produire des ferritines similaires dans des conditions de stress.

L'équipe prévoit maintenant d'étendre ses recherches pour étudier l'étendue du nouveau mécanisme.

"Aucune des ferritines étudiées précédemment, ou bien les enzymes du fer en général, réagir à la manière de cette ferritine nouvellement découverte, ", a déclaré le Pr Le Brun.

"Cette nouvelle chimie représente non seulement une percée pour notre compréhension des processus antioxydants naturels, il révèle également de nouvelles possibilités pour les futurs biocatalyseurs d'ingénierie qui pourraient, par exemple, trouver une utilisation dans le développement de médicaments.

'La réaction de l'O2 avec une protéine di-fer génère un centre mixte valent Fe2+/Fe3+ et un peroxyde' est publié dans PNAS le 14 janvier, 2019.