Les cyanobactéries marines (algues bleu-vert) sont des contributeurs majeurs au cycle mondial du carbone et sont à la base du réseau trophique dans de nombreux océans du monde. Ils n'ont besoin que de la lumière du soleil, du dioxyde de carbone et d'un panel d'éléments essentiels, y compris des métaux, pour maintenir la vie. Cependant, on sait peu de choses sur si et comment les cyanobactéries utilisent ou régulent le zinc, un élément souvent considéré comme essentiel à la vie.

Une équipe de recherche interdisciplinaire comprenant quatre membres de l'Université de Warwick a identifié un réseau de régulation remarquablement efficace qui contrôle l'accumulation de zinc dans la cyanobactérie Synechococcus en haute mer.

La découverte est exposée dans un article publié aujourd'hui dans Nature Chemical Biology .

Ce réseau permet à Synechococcus de faire varier ses niveaux internes de zinc de plus de deux ordres de grandeur et repose sur une protéine régulatrice de l'absorption du zinc (Zur) qui peut détecter le zinc et réagir en conséquence.

De manière unique, cette protéine capteur active une métallothionéine bactérienne (protéine liant le zinc) qui, associée à des systèmes d'absorption très efficaces, est responsable de l'extraordinaire capacité de cet organisme à accumuler du zinc.

Le professeur Claudia Blindauer du département de chimie de Warwick a noté que leurs « découvertes indiquent que le zinc est un élément essentiel pour les cyanobactéries marines. Leur capacité à stocker le zinc peut faciliter une meilleure élimination du phosphore, un macronutriment extrêmement rare dans de nombreuses régions des océans du monde. peut également être nécessaire pour une fixation efficace du carbone."

Le Dr Alevtina Mikhaylina de l'École des sciences de la vie de Warwick a déclaré que "ces caractéristiques, qui ne sont encore signalées pour aucune autre bactérie, contribuent probablement à la large distribution écologique de Synechococcus dans les océans mondiaux. Nous espérons que nos découvertes intéresseront un large éventail de chercheurs, depuis les biochimistes (en particulier les chimistes des métaux traces et bio-inorganiques), les biologistes structuraux et les biologistes moléculaires jusqu'aux biogéochimistes, écologistes microbiens et océanographes."

Le Dr Rachael Wilkinson, de la faculté de médecine de l'université de Swansea, et le professeur Vilmos Fülöp, de la faculté des sciences de la vie de Warwick, ont ajouté que "dans le cadre d'un projet interdisciplinaire, la structure de la protéine Zur a offert des informations mécanistes sur la manière dont elle remplit son rôle central". dans la régulation de l'homéostasie du zinc chez les cyanobactéries marines."

Le Dr James Coverdale, de l'Institut des sciences cliniques de l'Université de Birmingham, a observé que "travaillant aux interfaces de la microbiologie, de la chimie analytique, structurale et biologique, notre équipe interdisciplinaire a considérablement amélioré notre compréhension de l'impact de la chimie inorganique sur la vie dans notre océans."

Professor Dave Scanlan, from Warwick's School of Life Sciences, added that "the oceans are the somewhat overlooked 'lungs' of our planet—every other breath we take is oxygen evolved from marine systems whilst around a half of the carbon dioxide fixed into biomass on Earth occurs in ocean waters. Marine cyanobacteria are key players in Earth's 'lungs' and this manuscript reveals a novel aspect of their biology, namely the ability to exquisitely regulate zinc homeostasis, a feature that has undoubtedly contributed to their ability to fulfill these key planetary functions." + Explorer plus loin

Zinc vital to evolution of complex life in polar oceans