Découverte de gènes bactériens responsables de la dégradation de la metformine dans les eaux usées

La boucle n-terminale désordonnée de MfmB peut jouer un rôle dans le déclenchement du site actif de MfmA. Les résidus 16 à 24 des chaînes MfmB n'ont pas pu être résolus dans les structures cristallines aux rayons X (tirets noirs). Un modèle AlphaFold pour cette région de boucle considère que la prédiction est faible (50 à 60 pLDDT) et suggère que les résidus dans cette boucle n'interagiront probablement pas avec le substrat du site actif MfmA (6). Au lieu de cela, cette boucle peut être impliquée dans le déclenchement des substrats et des produits. Crédit :*Actes de l'Académie nationale des sciences* (2024). DOI :10.1073/pnas.2312652121

Une équipe de biochimistes de l'Université du Minnesota a découvert quels deux gènes bactériens sont responsables de la production de protéines capables de décomposer la metformine dans les eaux usées. Dans leur étude, publiée dans les Proceedings of the National Academy of Sciences le groupe a isolé des gènes susceptibles d'être impliqués dans la création des protéines cibles.

Des recherches antérieures ont montré que la metformine, le médicament très populaire prescrit aux patients diabétiques de type 2, reste sous sa forme native lorsqu'elle est expulsée du corps dans les excréments et l'urine. Pour cette raison, le médicament, comme beaucoup d’autres qui sont consommés par les patients humains, se retrouve dans les égouts.

C'est un problème car après un traitement, qui ne peut pas éliminer les médicaments, l'eau est pompée vers les systèmes d'eau locaux tels que les ruisseaux, les rivières, les lacs et l'océan. Une fois sur place, la metformine peut avoir un impact négatif sur la vie aquatique.

Des recherches antérieures ont montré que certains types de bactéries sont capables de décomposer partiellement la metformine en un composé appelé guanylurée. Cela a été observé lorsque les niveaux de metformine dans les eaux usées de certaines stations d'épuration étaient inférieurs à la sortie qu'à l'entrée. Peu de temps après, la bactérie spécifique responsable de la dégradation du médicament a été identifiée. Mais quels gènes étaient responsables de cet exploit restaient un mystère.

Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont choisi des gènes candidats probables et les ont testés pour voir s’ils correspondaient à ceux qu’ils recherchaient. Ce faisant, ils ont découvert deux gènes dans cinq types de bactéries uniques, mfmA et mfbB, responsables de la production des types de protéines capables de décomposer la metformine. Lors de tests plus approfondis, ils ont découvert que lorsque les protéines résultantes rencontraient la metformine, elles la décomposaient en guanylurée et en un autre composé appelé diméthylamine. Ils ont découvert que cela était possible grâce à un processus impliquant la liaison du nickel.

L’équipe de recherche a également trouvé des preuves suggérant que la bactérie avait développé la capacité de métaboliser spécifiquement la metformine après que le médicament ait commencé à apparaître dans les réseaux d’égouts. Ils suggèrent que l'étude du processus qui a conduit les bactéries à évoluer pour tirer parti du médicament pourrait conduire à de meilleures stratégies pour éliminer les médicaments des eaux usées avant qu'ils ne soient pompés dans l'environnement.

Plus d'informations : Lambros J. Tassoulas et al, L'enzyme Dinickel a évolué pour métaboliser la metformine pharmaceutique et ses implications pour les eaux usées et les microbiomes humains, Actes de l'Académie nationale des sciences (2024). DOI : 10.1073/pnas.2312652121

Informations sur le journal : Actes de l'Académie nationale des sciences