Identifier, engager, assassiner : comment des toxines semblables à celles de l'hippocampe tuent les insectes
Des chercheurs révèlent la toute première structure détaillée de la toxine bactérienne Mcf1 : utile pour l'élaboration de nouveaux biopesticides
Les bactéries tueuses d'insectes libèrent généralement des toxines pour tuer leurs hôtes. La bactérie Photorhabdus luminescens, par exemple, remplit les larves d'insectes de la toxine mortelle "Makes caterpillars floppy 1" (Mcf1), qui les fait d'abord tomber, puis mourir. Cependant, la manière dont Mcf1 déploie son effet dévastateur est restée jusqu'à présent un mystère. Des chercheurs dirigés par Stefan Raunser, directeur de l'Institut Max Planck de physiologie moléculaire de Dortmund, ont utilisé avec succès la cryo-microscopie électronique (cryo-EM) et des essais biochimiques pour caractériser la toute première structure de Mcf1, ce qui leur a permis de proposer un mécanisme moléculaire de l'action de la toxine. Comprendre de manière aussi détaillée comment les toxines bactériennes accomplissent leur tâche mortelle est très utile pour concevoir de nouveaux biopesticides, réduisant ainsi l'utilisation d'agents chimiques à peine spécifiques ayant des effets secondaires nocifs pour l'écosystème.
Structure 3D de "Makes caterpillars floppy 1" (Mcf1). La structure de Mcf1 ressemble à un hippocampe dont la tête contient plusieurs charges utiles toxiques, tandis que la queue peut s'attacher aux cellules cibles.
MPI of Molecular Physiology
"Notre étude est la toute première étude structurelle de cette toxine", explique Alexander Belyy, premier auteur de l'étude. Le défi du projet, qui a nécessité une décennie de travail, résidait dans le fait que la protéine est relativement grande et composée de multiples modules, chacun dédié à une fonction spécifique. "L'utilisation de notre équipement cryo-EM de pointe et de notre puissance de calcul a été déterminante pour résoudre cette structure", explique Stefan Raunser.
La cryo-EM permet aux chercheurs d'obtenir des images en 3D d'une protéine à une résolution quasi atomique, en l'occurrence à 3,6 Ångstrom, ce qui signifie que des détails 200 000 fois plus petits que la largeur d'un cheveu humain ont pu être observés. Les scientifiques ont pu montrer que la structure de Mcf1 ressemble à un hippocampe dont la tête contient plusieurs charges utiles toxiques, tandis que la queue peut s'attacher aux cellules cibles. Après la libération de la toxine par les bactéries de l'insecte hôte, trois domaines de la région de la queue identifient la membrane de la cellule cible et s'y fixent. Un autre domaine de la queue transfère ensuite la tête à travers la membrane dans le cytoplasme de la cellule. Une fois à l'intérieur, la tête interagit avec les protéines locales pour stimuler la libération de deux charges utiles toxiques. Ces modules mortels perturbent l'activité des protéines essentielles de la cellule, ce qui entraîne sa mort et, en fin de compte, celle de l'insecte tout entier dans les 24 heures qui suivent l'intoxication.
De nouveaux agents biologiques de lutte contre les ravageurs
Les chercheurs ont découvert que la structure modulaire de la queue et les premières étapes de l'intoxication de Mcf1 sont très similaires aux toxines de Clostridioides difficile, un agent pathogène humain responsable de plus de 120 000 hospitalisations par an en Europe. "Notre étude, qui visait à l'origine à améliorer les biopesticides, aura également un impact sur la compréhension des maladies humaines", ajoute Philipp Heilen, coauteur de l'étude.
À l'avenir, les scientifiques du MPI souhaitent élucider les détails moléculaires de la manière dont les charges utiles toxiques de Mcf1 conduisent à la mort cellulaire. "Ces nouvelles connaissances permettent également d'élaborer des toxines insecticides hautement spécifiques", explique Stefan Raunser, qui évoque une autre orientation future de la recherche : la création de nouvelles variantes de toxines utiles pour la lutte écologique contre les ravageurs.
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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