Les bactéries produisent un cocktail de divers produits naturels bioactifs afin de survivre dans des environnements hostiles avec des (micro)organismes concurrents. Dans le numéro actuel de Nature Chimie Biologie , des chercheurs de l'université Goethe démontrent qu'ils le font en modifiant les structures de base, similaire à l'approche adoptée dans la recherche pharmaceutique.

Les phénazines sont des produits naturels bactériens répandus et chimiquement divers qui peuvent remplir diverses fonctions biologiques. Comme les antibiotiques, certains dérivés tuent les bactéries; d'autres sont toxiques pour les champignons et/ou les cellules cancéreuses. Il existe également des dérivés qui permettent aux bactéries de survivre dans un environnement qui leur est hostile, comme le corps humain. Ces facteurs de virulence sont souvent cruciaux pour que la bactérie devienne pathogène.

Biochimiquement, toutes les phénazines sont dérivées de structures de base simples, comme la phénazine-1, acide 6-dicarboxylique ou acide phénazine-1-carboxylique, dont la biosynthèse est bien connue. Cependant, ces structures initiales peuvent être radicalement modifiées en périphérie de sorte qu'un grand nombre de dérivés de la phénazine sont possibles, dont plusieurs peuvent en effet être trouvées dans différentes bactéries. Le groupe de recherche en biotechnologie moléculaire dirigé par le professeur Helge Bode a maintenant réussi à identifier de nouveaux mécanismes qui permettent aux bactéries de modifier ces structures basiques simples, résultant en des dérivés qui agissent à la fois sur les bactéries Gram-positives et Gram-négatives, ainsi que sur les cellules des organismes supérieurs.

"Les bactéries sont capables de déterminer quels dérivés doivent être créés en utilisant un nouvel intermédiaire aldéhyde central ainsi que l'activation d'un deuxième groupe de gènes biosynthétiques, " explique le Dr Yi-Ming Shi, qui a étudié ce système lors d'une bourse Humboldt. Cela signifie que les bactéries utilisent des mécanismes de développement de médicaments similaires à ceux utilisés dans la recherche pharmaceutique, où de nouveaux dérivés sont produits en utilisant les mêmes structures de base. Très probablement, les bactéries utilisent les phénazines pour tuer d'autres bactéries et champignons qui sont des concurrents alimentaires dans leur écosystème particulier. En utilisant une stratégie de création de nombreux types de produits dérivés, les bactéries sont bien équipées pour contrer des concurrents inconnus, car le cocktail de dérivés présente une large gamme d'activité biologique.

"Il serait maintenant fascinant de découvrir comment les bactéries reconnaissent réellement quels dérivés sont nécessaires à un moment donné, " déclare Helge Bode. " Soit ils ne produisent que les dérivés qui sont réellement nécessaires, ou les bactéries gardent un arsenal de dérivés afin qu'elles soient préparées à toute situation."

Le groupe poursuivra donc ses recherches dans ce domaine. Les premiers résultats sur les mécanismes de régulation sous-jacents qui pourraient également être utilisés pour des applications biotechniques semblent prometteurs.