Une équipe de chercheurs a découvert une méthode pour activer un système de défense bactérien, connu sous le nom de CBASS, pour s’autodétruire et empêcher la propagation des virus parmi les bactéries, offrant potentiellement une nouvelle façon de gérer les infections bactériennes et de combattre la résistance aux antibiotiques. Crédit : Issues.fr.com
Les chercheurs dévoilent comment l’activité autodestructrice des bactéries peut être exploitée dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques.
Les scientifiques de l’École de médecine Icahn du Mont Sinaï ont identifié une nouvelle approche pour contrôler les infections bactériennes. Les résultats ont été décrits dans le numéro en ligne du 6 février de Nature Biologie structurale et moléculaire.
L’équipe a trouvé un moyen d’activer un mécanisme de défense bactérien vital pour combattre et gérer les infections bactériennes. Le système de défense, appelé système de signalisation antiphage basé sur les oligonucléotides cycliques (CBASS), est un mécanisme naturel utilisé par certaines bactéries pour se protéger des attaques virales. Les bactéries s’autodétruisent pour empêcher la propagation de virus à d’autres cellules bactériennes de la population.
Mécanisme de défense CBASS exploré
« Nous voulions voir comment le système CBASS autodestructeur bactérien est activé et s’il peut être exploité pour limiter les infections bactériennes », explique le co-auteur principal Aneel Aggarwal, PhD, professeur de sciences pharmacologiques à Icahn Mount Sinai. « Il s’agit d’une nouvelle approche pour lutter contre les infections bactériennes, une préoccupation majeure dans les hôpitaux et autres contextes. Il est essentiel de trouver de nouveaux outils pour lutter contre la résistance aux antibiotiques. Dans la guerre contre les superbactéries, nous devons constamment innover et élargir notre boîte à outils pour garder une longueur d’avance sur l’évolution de la résistance aux médicaments.
Selon un rapport de 2019 des Centers for Disease Control and Prevention, plus de 2,8 millions d’infections résistantes aux antimicrobiens surviennent chaque année aux États-Unisentraînant la mort de plus de 35 000 personnes.
Les chercheurs d’Icahn Mount Sinai dévoilent comment l’activité autodestructrice des bactéries peut être utilisée dans la lutte contre la résistance aux antibiotiques. Ci-dessus : structure 3D du tétramère de la protéine CBASS Cap5 (représentée en cyan) formée lors de la liaison au dinucléotide cyclique (représenté en orange) pour détruire le propre ADN de la bactérie (modèle, représenté en rouge). Les ions magnésium essentiels au clivage de l’ADN sont représentés en vert. Crédit : Rechkoblit et al., Nature Biologie structurale et moléculaire
Stratégies innovantes contre les superbactéries
Dans le cadre des expériences, les chercheurs ont étudié comment « Cap5 », ou protéine 5 associée au CBASS, est activée pour ADN dégradation et comment il pourrait être utilisé pour contrôler les infections bactériennes grâce à une combinaison d’analyse structurelle et de divers tests biophysiques, biochimiques et cellulaires. Cap5 est une protéine clé qui est activée par des nucléotides cycliques (petites molécules de signalisation) pour détruire le propre ADN de la cellule bactérienne.
« Dans notre étude, nous avons commencé par identifier lequel des nombreux nucléotides cycliques pourrait activer l’effecteur Cap5 du système CBASS », explique la co-auteure principale Olga Rechkoblit, PhD, professeure adjointe de sciences pharmacologiques à Icahn Mount Sinai. « Une fois que nous avons compris cela, nous avons examiné de près la structure de Cap5 lorsqu’elle est liée à ces petites molécules de signalisation. Ensuite, avec l’aide experte de Daniela Sciaky, PhD, chercheuse à Icahn Mount Sinai, nous avons montré qu’en ajoutant ces molécules spéciales à l’environnement de la bactérie, ces molécules pourraient potentiellement être utilisées pour éliminer la bactérie.
Surmonter les défis techniques
Les chercheurs ont découvert que la détermination de la structure de Cap5 avec des nucléotides cycliques représentait un défi technique, nécessitant l’aide d’un expert de Dale F. Kreitler, PhD, scientifique AMX Beamline au Brookhaven National Laboratory. Ceci a été réalisé en utilisant un rayonnement X synchrotron micro-focalisé dans la même installation. Le rayonnement X synchrotron microfocalisé est un type de rayonnement X qui est non seulement produit à l’aide d’un type spécifique d’accélérateur de particules (synchrotron), mais qui est également soigneusement concentré ou focalisé sur une zone minuscule pour une imagerie ou une analyse plus détaillée.
Directions futures
Ensuite, les chercheurs exploreront comment leurs découvertes s’appliquent à d’autres types de bactéries et évalueront si leur méthode peut être utilisée pour gérer les infections causées par diverses bactéries nocives.
Les autres auteurs qui ont contribué à ce travail sont Angeliki Buku, PhD, et Jithesh Kottur, PhD, tous deux d’Icahn Mount Sinai.
Les travaux ont été financés par Instituts nationaux de la santé subventions R35-GM131780, P41GM111244, KP1605010, P30 GM124165, S10OD021527, GM103310 et par la subvention de la Fondation Simons SF349247.
