Découverte de gènes magnétosomes "dormants" chez des bactéries non magnétiques
Les bactéries magnétiques peuvent aligner leur mouvement avec le champ magnétique terrestre grâce à des chaînes de nanoparticules magnétiques à l'intérieur de leurs cellules. Les plans pour fabriquer et relier ces magnétosomes sont stockés dans les gènes de la bactérie. Une équipe de recherche internationale dirigée par les professeurs Dirk Schüler et René Uebe de l'université de Bayreuth a découvert pour la première fois un groupe de gènes de ce type dans des bactéries non magnétiques. Ces gènes sont inactifs mais fonctionnels et sont probablement entrés dans la bactérie par transfert horizontal de gènes. Les résultats de cette recherche ont été présentés dans le journal ISME.
René Uebe, Dirk Schüler et Marina Dziuba (de gauche à droite) dans un laboratoire de microbiologie de Bayreuth.
UBT / Chr. Wißler
Le transfert de gènes d'un organisme à un autre est qualifié d'"horizontal" lorsqu'il ne s'agit pas d'un héritage "vertical" dans le cadre d'un processus de propagation. Dans le domaine des bactéries, la transmission horizontale de l'information génétique est une source importante de modification des espèces existantes ou d'émergence de nouvelles espèces. Les nombreux gènes qui contrôlent la capacité à synthétiser les magnétosomes peuvent aussi être naturellement transmis horizontalement à d'autres bactéries. Jusqu'à présent, cependant, ces gènes n'ont été trouvés que dans des bactéries qui produisent déjà des magnétosomes à la suite d'un précédent transfert de gènes réussi. Mais aujourd'hui, les microbiologistes de Bayreuth et leurs partenaires de recherche en Hongrie et en France ont découvert pour la première fois un groupe de gènes de ce type dans le génome d'une bactérie non magnétique. Il s'agit de Rhodovastum atsumiense, qui est classée comme une bactérie photosynthétique car elle peut utiliser l'énergie de la lumière solaire pour son métabolisme. Les gènes de magnétosome découverts dans cette espèce bactérienne sont inactifs : les cellules n'ont pas pu être induites à former des magnétosomes en laboratoire, même dans diverses conditions de culture. Jusqu'à présent, on ne connaît aucune bactérie photosynthétique qui soit naturellement magnétique, bien que l'équipe du professeur Schüler ait déjà réussi à "magnétiser" de telles bactéries par transfert artificiel de gènes.
À notre connaissance, il s'agit de la première détection d'un ensemble complet de gènes "silencieux" dans une bactérie non magnétique. Il s'agit probablement d'un stade évolutif précoce après l'acquisition des gènes à partir d'une autre bactérie, encore inconnue. D'autres analyses du génome ont révélé que le groupe de gènes transférés provenait très probablement d'une bactérie magnétique appartenant à la classe des Alphaproteobacteria. Des études futures montreront si ces gènes peuvent être activés dans l'environnement naturel de la bactérie. En tout cas, aucune activation n'a lieu dans des conditions de laboratoire, comme le montrent clairement nos résultats. Par conséquent, la seule présence de gènes de magnétosome n'indique pas que la biosynthèse du magnétosome a réellement lieu. La prudence est donc de mise lors de l'interprétation des données génomiques correspondantes trouvées dans les bases de données publiques", déclare le professeur Dirk Schüler, titulaire de la chaire de microbiologie de l'université de Bayreuth.
Les chercheurs se sont également penchés sur la question de savoir pourquoi la bactérie hôte Rhodovastum atsumiense n'a pas éliminé les gènes du magnétosome, même si elle n'en a tiré aucun avantage de sélection au cours de l'évolution. "La meilleure façon dont nous pouvons expliquer cela, sur la base de nos analyses du génome, est la suivante : Le transfert de gènes a probablement eu lieu à un stade plus récent de l'évolution. Une élimination rapide n'était pas nécessaire car les gènes du magnétosome n'ont pas d'effet néfaste sur la bactérie hôte", explique la première auteure, Marina Dziuba, associée de longue date au groupe de recherche en microbiologie de l'université de Bayreuth.
Les nouveaux résultats de la recherche font suite à une étude publiée il y a deux ans. Dans cette étude, les microbiologistes de Bayreuth ont réussi à introduire dans le génome d'une bactérie non magnétique l'ensemble des gènes du magnétosome de la bactérie magnétique Magnetospirillum gryphiswaldense, qui est depuis longtemps un organisme modèle pour la recherche. Peu de temps après, ces bactéries hôtes ont commencé à biosynthétiser des magnétosomes. Elles étaient apparemment capables d'exprimer les gènes étrangers acquis.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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