Des chercheurs ont mis au point une méthode pour stimuler la production de nouveaux composés antibiotiques ou antiparasitaires se cachant dans les génomes des actinobactéries, qui sont la source de médicaments tels que l'actinomycine et la streptomycine et sont connus pour abriter d'autres richesses chimiques inexploitées. Les scientifiques rapportent leurs découvertes dans le journal eLife .

Les chercheurs voulaient surmonter un problème vieux de plusieurs décennies auquel sont confrontés ceux qui espèrent étudier et utiliser les innombrables antibiotiques, des composés antifongiques et antiparasitaires que les bactéries peuvent produire, dit Satish Nair, un professeur de biochimie de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign qui a dirigé la recherche.

« Dans des conditions de laboratoire, les bactéries ne fabriquent pas le nombre de molécules qu'elles ont la capacité de fabriquer, " a-t-il dit. " Et c'est parce que beaucoup sont régulés par des hormones à petites molécules qui ne sont produites que si les bactéries sont menacées. "

Nair et ses collègues voulaient déterminer comment ces hormones influencent la production d'antibiotiques chez les actinobactéries. En exposant leurs bactéries à la bonne hormone ou combinaison d'hormones, les chercheurs espèrent inciter les microbes à produire de nouveaux composés médicalement utiles.

L'équipe s'est concentrée sur l'avénolide, une hormone qui est plus stable chimiquement que celle utilisée dans les études antérieures sur les hormones bactériennes. L'avenolide régule la production d'un composé antiparasitaire appelé avermectine dans un microbe du sol. Une version chimiquement modifiée de ce composé, ivermectine, est utilisé comme traitement de la cécité des rivières, une maladie transmise par les mouches qui a aveuglé des millions de personnes, principalement en Afrique subsaharienne, avant que le médicament ne soit développé.

Pour la nouvelle étude, Iti Kapoor, étudiant diplômé en chimie, a mis au point un processus plus rationalisé pour synthétiser l'avénolide en laboratoire que ce qui était disponible auparavant. Cela a permis à l'équipe d'étudier les interactions de l'hormone avec son récepteur à la fois à l'intérieur et à l'extérieur des cellules bactériennes.

"En utilisant une méthode appelée cristallographie aux rayons X, Iti et l'étudiant diplômé en biochimie Philip Olivares ont pu déterminer comment l'hormone se lie à son récepteur et comment le récepteur se lie à l'ADN en l'absence d'hormones, " dit Nair. " En général, ces récepteurs sont situés sur le génome et agissent essentiellement comme des freins."

Les chercheurs ont découvert que lorsque l'hormone s'y lie, le récepteur perd sa capacité à s'accrocher à l'ADN. Cela désactive les freins, permettant à l'organisme de produire des composés défensifs comme des antibiotiques.

Connaître les régions du récepteur impliquées dans la liaison à l'hormone et à l'ADN a permis à l'équipe de scanner les génomes de dizaines d'actinobactéries pour trouver des séquences qui avaient les bons traits pour se lier à leur récepteur ou à des récepteurs similaires. Ce processus, appelé extraction du génome, a permis à l'équipe d'identifier 90 actinobactéries qui semblent être régulées par l'avénolide ou d'autres hormones de la même classe.

"Notre projet à long terme est de prendre ces 90 bactéries, les faire grandir en laboratoire, leur ajouter des hormones synthétisées chimiquement et voir quelles nouvelles molécules sont produites, " a déclaré Nair. " La beauté de notre approche est que nous pouvons maintenant amener les bactéries à produire de grandes quantités de molécules que normalement nous ne serions pas en mesure de fabriquer en laboratoire. "