Des bactéries capables de créer des " cagnottes " de nourriture et d'énergie

Publié par Adrien le 18/10/2021 à 09:00
Source: Université McGill
Tout comme nous acquérons des provisions de nourriture ou des piles de rechange, les bactéries sont capables de faire des réserves qu'elles consomment en cas de disette. Les granules de cyanophycine font partie de ces provisions. C'est un scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui...) italien qui, pour la première fois, il y a environ 150 ans, en a remarqué l'existence. Alors qu'il étudiait les algues bleu-vert, aussi appelées cyanobactéries, il a noté la présence de grosses taches sombres dans leurs cellules, sans toutefois en comprendre le rôle.

Depuis, les scientifiques ont compris que la cyanophycine est composée d'un polymère (Un polymère (étymologie : du grec pollus, plusieurs, et meros, partie) est un...) vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...) naturel que les bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) utilisent comme une réserve d'azote (L'azote est un élément chimique de la famille des pnictogènes, de symbole N et de...) et d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...), et dont les potentielles applications biotechnologiques seraient nombreuses. Malgré des tentatives de production de grandes quantités de cyanophycine en combinant l'enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant...) responsable de sa catalysation (la cyanophycine synthétase) avec toutes sortes de biomatériaux, des bactéries E. coli au tabac, les résultats restaient décevants.


La biosynthèse de la cyanophycine rappelle le fonctionnement d'un essuie-glace. Les deux premiers domaines apportent respectivement de l'aspartate (Asp) et de l'arginine (Arg), deux acides aminés riches en azote. Le troisième domaine s'agrippe quant à lui à la chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de molécules de cyanophycine au fur (Fur est une petite île danoise dans le Limfjord. Fur compte environ 900 hab. . L'île...) et à mesure qu'elle se constitue.
Illustration: Schmeing lab

Ce sont des chercheurs de l'Université McGill (L’Université McGill, située à Montréal au Québec, est une des...) qui viennent pour la première fois d'observer l'enzyme en action, grâce à l'alliance de deux techniques de pointe, soit la cryomicroscopie électronique (à l'Installation de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) en microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) électronique) et la radiocristallographie.

"Aucun scientifique n'était encore parvenu à comprendre comment les cellules des bactéries pouvaient fixer de l'azote dans la cyanophycine, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) simplement parce que personne n'avait été en mesure d'observer le processus, explique Martin Schmeing, professeur au Département de biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) de McGill et auteur principal d'un récent article sur le sujet, paru dans Nature Chemical Biology. C'est en effectuant un montage d'images en 3D de l'enzyme en action que nous avons reconstitué le processus. Nous avons alors pu voir comment trois différentes unités structurelles (domaines) s'assemblaient pour produire de la cyanophycine synthétase. C'est un exemple à la fois étonnant et très élégant de biomécanique naturelle."

Les prochaines étapes de l'étude concernent les autres enzymes interpellés dans le cycle complet de biosynthèse et de dégradation de la cyanophycine. L'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les...) de ce cycle permettra peut-être aux chercheurs de comprendre comment stimuler des cellules afin qu'elles synthétisent de grandes quantités de cyanophycine et de polymères de la même famille afin de les utiliser dans des processus biotechnologiques verts, comme la création d'agents biodégradables pour adoucir et détartrer l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) ou la mise au point (Graphie) de nanovésicules sensibles à la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...) pour la délivrance ciblée de médicaments.

Publication:
" Structures and function of the amino acid polymerase cyanophycin synthetase ", par Itai Sharon et coll. a été publié dans dans Nature Chemical Biology. DOI: 10.1038/s41589-021-00854-y
Cette étude a été financée par la Chaire de recherche du Canada, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...).
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