Une protéine clé identifiée dans la propagation des gènes de résistance aux antibiotiques

Publié par Adrien le 05/08/2022 à 09:00
Source: CNRS INSB
La protéine StbA, impliquée dans le contrôle de la propagation de matériel génétique entre les bactéries a été caractérisée dans la revue Journal of Molecular Biology. Cette protéine positionne les molécules d'ADN extra-chromosomiques, qui transportent notamment des gènes de résistance aux antibiotiques, dans les bactéries et contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de...) ainsi leur propagation verticale (La verticale est une droite parallèle à la direction de la pesanteur, donnée notamment par le...) (de la bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées...) mère aux bactéries filles), mais aussi horizontale (entre deux bactéries, souvent d'espèces différentes, par conjugaison).

Les bactéries ont la remarquable faculté d'évoluer rapidement pour s'adapter en permanence à leur environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...). Un exemple frappant de ce processus d'adaptation est l'émergence de bactéries multi-résistantes aux antibiotiques, un problème sanitaire mondial qui résulte de l'utilisation intensive de ceux-ci depuis les années 40. L'évolvabilité des bactéries est principalement due à leur capacité à partager et combiner des éléments génétiques mobiles (EGM).


Schéma montrant les différentes activités de contrôle de la propagation des plasmides par la protéine multifonctionnelle StbA. Le contrôle des voies de propagation, verticale (par ségrégation vers les bactéries filles lors de la division (La division est une loi de composition qui à deux nombres associe le produit du premier par...) cellulaire) et horizontale (par transfert d'une bactérie vers une autre par conjugaison), est corrélé au positionnement (On peut définir le positionnement comme un choix stratégique qui cherche à donner à une offre...) subcellulaire des plasmides et de StbA par rapport au nucléoïde bactérien et à l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de répression transcriptionnelle de StbA sur plusieurs gènes impliqués dans l'établissement du plasmide (Un plasmide désigne en microbiologie ou en biologie moléculaire une molécule d'ADN...) après conjugaison.
StbA est représentée en jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...), le nucléoïde en rose, les gènes dont l'expression est régulée par StbA sont indiqués par des flèches bleues, les séquences de liaison spécifiques à l'ADN de StbA par des traits jaunes, et l'origine de transfert conjugatif en vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...).
© Catherine Guynet.

Parmi eux, les plasmides conjugatifs sont des EGM extra-chromosomiques autonomes qui sont considérés comme les principaux disséminateurs de gènes de résistanceaux antibiotiques et de virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme...). Ces plasmides possèdent des dispositifs génétiques sophistiqués qui leur permettent de se propager dans les populations bactériennes de manière horizontale, c'est-à-dire entre souches ou espèces différentes, par contact direct entre les bactéries via un pilus (Pilus (ou fimbriae, pluriel pili) : Appendice se situant à la surface de la paroi de...) de conjugaison, et de manière verticale vers les bactéries filles par ségrégation lors de la division cellulaire.

Le plasmide R388 utilise un système unique, différent de ceux décrits à ce jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la...), qui contrôle et coordonne ses deux modes de propagation. La protéine multifonctionnelle StbA, qui en est l'acteur (Un acteur est un artiste qui incarne un personnage dans un film, dans une pièce de théâtre, à...) clé, fait l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) d'une étude multi-échelle alliant biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant....) structurale, biochimie (La biochimie est la discipline scientifique qui étudie les réactions chimiques ayant lieu...) et microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique...) à fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par l'excitation d'une molécule...), dans le but de caractériser ses activités. Ces travaux sont le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine....) d'une collaboration franco-espagnole.

StbA est organisé en deux domaines, un domaine conservé chez toutes les protéines de la famille et un domaine non conservé. Afin de mieux comprendre les bases moléculaires de la propagation de R388, les scientifiques ont déterminé la structure cristalline du domaine conservé de StbA à une résolution de 1,9 Å. Il forme un domaine de liaison à l'ADN de type Hélice-tout-hélice (HTH), qui est apparenté à un régulateur transcriptionnel PadR de Mycobacterium tuberculosis. Les régulateurs PadR forment une grande famille de protéines structurellement apparentées qui jouent un rôle dans divers processus biologiques, tels que la détoxification, la virulence, la synthèse d'antibiotiques et la résistance à plusieurs médicaments dans divers phyla bactériens.

Ces travaux montrent que le domaine HTH de StbA porte les activités de liaison à une séquence d'ADN spécifique nécessaire à la fois à la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se...) transcriptionnelle de plusieurs gènes dont la fonction est encore inconnue et au positionnement subcellulaire du plasmide. Le positionnement est directement corrélé aux capacités de propagation du plasmide. Le rôle de StbA serait de confiner le plasmide au niveau du nucléoïde bactérien lui assurant ainsi une transmission stable vers les cellules filles, alors qu'une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...) protéine, StbB, permettrait, potentiellement via des interactions avec le domaine non conservé de StbA, à certaines copies du plasmide de se positionner au niveau de la membrane bactérienne où peut avoir lieu la conjugaison.

StbA est présente chez de nombreux plasmides qui sont retrouvés dans des bactéries pathogènes multirésistantes critiques pour la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste...) humaine d'après l'Organisation (Une organisation est) mondiale de la santé (notamment Acinetobacter, Pseudomonas et diverses Enterobactéries). La compréhension des mécanismes associés à cette protéine pourrait permettre de développer des molécules capables de bloquer la propagation des plasmides et contribuer ainsi à la lutte contre la multi-résistance des bactéries aux antibiotiques, en particulier en milieu hospitalier.

Pour en savoir plus:
Characterization of the DNA Binding Domain of StbA, A Key Protein of A New Type of DNA Segregation System.
Quèbre V, Del Campo I, Cuevas A, Siguier P, Rech J, Le PTN, Ton-Hoang B, Cornet F, Bouet JY, Moncalian G, de la Cruz F, Guynet C.
J Mol Biol. 19 juillet 2022 doi: 10.1016/j.jmb.2022.167752.

Laboratoire:
Laboratoire de microbiologie (La microbiologie est une sous-discipline de la biologie basée sur l'étude des...) et génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est...) moléculaires, au Centre de biologie intégrative (CNRS/Université Toulouse III)
Campus Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) Paul Sabatier (Paul Sabatier (5 novembre 1854 à Carcassonne, France - 14 août 1941...).
169 avenue (Une avenue est une grande voie urbaine. Elle est en principe plantée d'arbres, et conduit à un...) Marianne Grunberg-Manago.
31062 Toulouse Cedex 9.
Cet article vous a plu ? Vous souhaitez nous soutenir ? Partagez-le sur les réseaux sociaux avec vos amis et/ou commentez-le, ceci nous encouragera à publier davantage de sujets similaires !
Page générée en 0.110 seconde(s) - site hébergé chez Contabo
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique