Une nouvelle étude a examiné les bactéries qui vivent dans de minuscules vers qui tuent les insectes et pourrait aider à développer de nouveaux antibiotiques.
Des chercheurs de l’Institut Max Planck de microbiologie terrestre et de l’Université de Marbourg ont étudié comment ces bactéries produisent différentes versions de GameXPeptides, qui tuent les insectes.
L’étude, publiée dans Écologie et évolution de la nature, a étudié comment ces composés bactériens ont évolué, à mesure que les changements dans l’ADN de la bactérie au fil du temps ont modifié les GameXPeptides. Cette diversité pourrait conduire à de nouveaux médicaments, dans la mesure où ces peptides appartiennent à une classe plus large appelée peptides non ribosomiques.
Comment les bactéries développent différentes armes chimiques
Selon l’étude, les chercheurs ont examiné GameXPeptides dans Xénorhabdus et Photorhabdus bactéries qui vivent avec de minuscules vers appelés nématodes.
Lorsque les nématodes pénètrent dans un insecte hôte, les bactéries sont libérées et produisent ces composés qui le tuent.
L’équipe a reconstruit l’histoire évolutive de GxpS, l’enzyme qui produit les GameXPeptides, pour étudier l’évolution des différentes structures peptidiques. L’étude a identifié 49 composés, y compris des produits secondaires.
« C’était comme jouer aux échecs en cinq dimensions », a déclaré Georg Hochberg, chercheur à l’Université de Marburg, à Phys.
« Les recombinaisons fréquentes obscurcissent l’histoire évolutive de ces enzymes : chaque événement de recombinaison écrase une partie de leur passé. Mais c’est précisément cette complexité qui rend le système si fascinant. »
L’étude a poursuivi en montrant que la sélection naturelle, la dérive génétique et les biais de recombinaison façonnent l’évolution des peptides non ribosomiques, une classe de composés utilisés dans les antibiotiques tels que la pénicilline, ainsi que dans les toxines.
« Si nous comprenons mieux les mécanismes sous-jacents à la diversité bactérienne des produits naturels, il pourrait devenir possible de découvrir de nouveaux antibiotiques qui surmontent les résistances existantes », comme indiqué dans l’étude.
Les scientifiques ont découvert trois forces qui contribuent à expliquer pourquoi différentes versions de GameXPeptide existent. Comprendre ces processus pourrait aider les scientifiques à découvrir d’autres versions d’autres peptides non ribosomiques.
Mais la sélection naturelle ne suffit pas à expliquer la diversité de ces composés. Les mutations aléatoires et les échanges génétiques déterminent également les variantes qui émergent. Lorsque l’ADN est échangé ou réorganisé, il crée de nouvelles combinaisons génétiques, un processus appelé recombinaison.
Les chercheurs ont identifié 27 événements de recombinaison synonymes qui n’altèrent pas les structures peptidiques et 26 événements non synonymes qui pourraient les modifier.
L’équipe a également découvert que la recombinaison était plus probable entre des domaines enzymatiques présentant des séquences d’ADN similaires, en particulier au sein du même gène. Ce biais limitait les variantes peptidiques pouvant émerger par recombinaison.
Les résultats pourraient éclairer la future recherche sur les antibiotiques
L’étude a examiné une famille d’enzymes productrices de peptides. Les chercheurs ont déclaré que des travaux supplémentaires seraient nécessaires pour déterminer si les mêmes principes évolutifs s’appliquent aux peptides que ceux utilisés par les humains en médecine.
Cela étant dit, de nombreux antibiotiques sont des peptides non ribosomiques. Ces chercheurs auraient pu ouvrir une voie à explorer qui pourrait permettre aux scientifiques d’étudier de nouveaux antibiotiques.
« Nos résultats montrent que le cadre conceptuel que nous avons développé pour les GameXPeptides peut servir de guide pour déchiffrer les forces évolutives agissant sur d’autres familles de produits naturels, telles que les polycétides synthases, qui, comme les NRPS, produisent de nombreux produits naturels cliniquement pertinents », a déclaré Helge Bode de l’Institut Max Planck de microbiologie terrestre. Physique.
En comprenant comment ces produits évoluent et se diversifient dans les bactéries, les scientifiques pourraient être en mesure de lutter contre la résistance actuelle que les humains ont développée à certains des antibiotiques existants.
