image: Cycle de vie du complexe bactéries entomopathogènes – nématodes et approche pangénomique utilisée dans cette étude. Les bactéries des genres Photorhabdus et Xenorhabdus vivent en tant que symbiotes dans les intestins des nématodes du sol des genres Heterorhabditis et Steinernema. Les nématodes infectent les larves d’insectes dans lesquelles ils injectent la bactérie. Les bactéries tuent à leur tour les larves d’insectes, qui deviennent alors une source de nourriture pour les bactéries et les nématodes. Malgré sa complexité, ce système modèle tripartite peut être étudié en laboratoire dans diverses sous-combinaisons et à toutes les étapes de la vie.
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Crédit: MPI f. Microbiologie terrestre / Shi :
Les interactions entre les microbes et d’autres organismes sont médiées par une pléthore de petites molécules, également appelées produits naturels. Une équipe de recherche de l’Institut Max Planck de microbiologie terrestre a maintenant effectué une analyse systématique de la «matière noire» biosynthétique et des fonctions biologiques, créant ainsi une base solide pour la découverte et le raffinement futurs de produits naturels.
Lorsque les bactéries interagissent avec d’autres organismes, une myriade de produits naturels bactériens sont impliqués. Dans la plupart des cas, il n’est pas possible de retracer quelle souche bactérienne produit quelle substance naturelle et quelles propriétés elle possède. Ainsi, des produits tels que la colibactine provenant de bactéries intestinales humaines impliquées dans le développement du cancer restent l’exception plutôt que la règle.
Xenorhabdus et Photorhabdus vivent en symbiose avec des nématodes spécifiques. Ensemble, ils infectent et tuent les larves d’insectes du sol. Au sein de cette relation, les bactéries sont responsables de la production de nombreuses toxines et autres substances médiatrices d’interaction. En même temps, ils peuvent être cultivés et manipulés génétiquement en laboratoire en l’absence de leur hôte nématode. Par conséquent, ils sont considérés comme des modèles de recherche prometteurs pour étudier l’écologie chimique des produits naturels bactériens.
Maintenant, pour la première fois, les bactéries ont été systématiquement étudiées dans une combinaison d’analyse pangénomique et de similarité de séquence de domaine en ce qui concerne deux questions centrales : quels groupes de gènes sont responsables de la production de produits naturels, et sont-ils conservés au cours de l’évolution ou uniques à ces genres bactériens ?
Des clusters de gènes biosynthétiques inconnus découverts :
Les chercheurs dirigés par Yi-Ming Shi et Helge Bode ont identifié 1 000 grappes de gènes biosynthétiques, dont plus de la moitié étaient auparavant inconnues. En utilisant l’expression homologue et l’analyse de la structure chimique, l’équipe de recherche a découvert un véritable trésor biochimique. Mais qu’est-ce que l’hôte nématode profite de ces substances bactériennes ? “Notre évaluation de la bioactivité démontre que les composés prévalents sont des inhibiteurs de protéasome eucaryotes qui suppriment vraisemblablement le système immunitaire des insectes, mais nous avons également identifié d’autres facteurs de virulence contre les insectes ou des suppresseurs du système immunitaire des insectes. Ainsi, nos découvertes expliquent la base fonctionnelle moléculaire de ces produits naturels bactériens », explique Yi-Ming Shi, premier auteur et auteur de correspondance de la publication. “Parmi les nouvelles découvertes, de nombreux produits naturels se distinguent non seulement par leurs caractéristiques structurelles chimiques et leurs modes d’action inhabituels, mais également par leur prévalence dans différents taxons de bactéries. Cela implique de possibles armes chimiques universelles dans les bactéries. »
L’identification et la caractérisation fonctionnelle, qui ont été réalisées en collaboration avec Yonggyun Kim de l’Université nationale d’Andong (Corée), Michael Groll de l’Université technique de Munich et Rolf Müller de l’Institut Helmholtz de recherche pharmaceutique de la Sarre, ont révélé comment les bactéries orchestrent l’interaction des produits naturels pour maintenir leurs modes de vie symbiotiques, tout en soulignant les énormes capacités du genre Xenorhabdus en particulier pour produire de nouveaux produits naturels pour les pistes de médicaments. En tant que tel, cependant, ce travail jette également des bases importantes pour accélérer considérablement la découverte et le raffinement de produits naturels dans les microbiomes d’autres niches.
Le titre de l’article:
L’analyse globale des grappes de gènes biosynthétiques révèle des produits naturels conservés et uniques dans les bactéries symbiotiques nématodes entomopathogènes
Date de publication des articles :
25-Avr-2022 :
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