Les bactéries kamikazes explosent en explosions de toxines mortelles

Les formes de vie insensées sont capables de choses étonnantes. Cela peut ressembler à du carburant de cauchemar de science-fiction, mais certaines bactéries peuvent mener une guerre chimique suicidaire.

Les bactéries pathogènes nous rendent malades en sécrétant des toxines. Bien que la libération de petites particules de venin soit bien comprise, les méthodes permettant de libérer des particules de venin plus grosses nous ont jusqu’à présent échappé. Le chercheur Stefan Runser, directeur de l'Institut Max Planck de physiologie moléculaire, et son équipe ont enfin découvert comment les insectes pathogènes… Yersinia entomophaga (qui attaquent les coléoptères) libèrent leurs toxines à grosses molécules.

Ils ont découvert que certaines « cellules de soldats » se sacrifient et explosent pour propager la toxine à l’intérieur de leur victime. « YenTc semble être le premier exemple de toxine anti-eucaryote utilisant ce nouveau type de système de sécrétion », indiquent les chercheurs dans l'article. Stade Récemment publié dans Nature.

Silencieux et mortel

Y. entomophaga Une partie du Yersinia Genre proche de la bactérie de la peste, qui produit ce que l'on appelle des toxines Tc. Leurs molécules sont grosses en ce qui concerne les toxines bactériennes, mais, comme la plupart des molécules de toxines plus petites, elles doivent encore traverser les trois membranes cellulaires de la bactérie avant de s'échapper pour détruire l'hôte. Il a déjà retrouvé Rauncer dans A.J. Étude précédente Les molécules toxiques de Tc apparaissent à l’extérieur de la bactérie. Ce qu'il voulait ensuite voir, c'était comment et quand les bactéries qui les produisent sortent.

Connaître le type d’environnement idéal pour lui Y. entomophaga Pour libérer YenTC, les bactéries ont été placées dans des milieux acides (PH inférieur à 7) et alcalins (PH supérieur à 7). Même si elles ne libéraient pas beaucoup de substances dans le milieu acide, les bactéries prospéraient dans le pH élevé du milieu alcalin, et l’augmentation du pH entraînait la libération de davantage de toxines. L'environnement au pH le plus élevé du coléoptère se situe approximativement au milieu de son intestin, on pense donc maintenant que la majeure partie de la toxine est libérée lorsque les bactéries atteignent cette zone.

Il était difficile de déterminer comment lancer YenTc. Lorsque l’équipe de recherche a utilisé la spectrométrie de masse pour examiner la toxine de plus près, elle a découvert qu’il manquait quelque chose : il n’y avait aucune séquence de signal signalant à la bactérie qu’elle devait déplacer la protéine hors de la bactérie. Séquences de signaux, également connus sous le nom de peptides signaux, sont un type de marqueur intégré pour la sécrétion. Ils sont responsables de la fixation des protéines (les toxines sont des protéines) à un complexe situé dans la membrane cellulaire la plus interne qui les fait passer. Mais il semble que YenTC n’ait pas besoin d’une séquence signal pour exporter sa toxine vers l’hôte.

Sur le point d'exploser

Alors, comment cet insecticide libère-t-il le YenTc, sa toxine la plus dangereuse ? Le premier test a été le retrait. Bien que YenTc n’ait pas de séquence signal, les bactéries ont des systèmes de sécrétion différents pour les autres toxines qu’elles libèrent. Raunser pensait que perturber ces systèmes de sécrétion à l’aide de l’édition génétique pourrait révéler ce qui était responsable de la sécrétion de YenTc. Chaque système excréteur dans Y. entomophaga Elles ont été éliminées jusqu’à ce qu’il n’en reste plus, mais les bactéries étaient toujours capables de sécréter du YenTc.

Les chercheurs ont ensuite utilisé la microscopie à fluorescence pour observer les bactéries libérant leur toxine. Ils ont inséré un gène codant pour une protéine fluorescente dans le gène de la toxine afin que la bactérie brille lors de la production de la toxine. Même si tout n'est pas Y. entomophaga Les cellules qui produisent YenTc, celles qui produisent YenTc, ont tendance à être plus grosses et plus lentes. Pour induire la sécrétion, le pH a été augmenté à des niveaux alcalins. Les cellules non productrices ont fait leur travail, mais les cellules exprimant YenTc n’ont mis que quelques minutes à s’effondrer et à libérer la toxine.

C'est ce qu'on appelle le système de sécrétion lytique, qui implique la rupture des parois cellulaires ou des membranes pour libérer des toxines.

« Cet excellent exemple de coopération autodestructrice chez les bactéries démontre que la libération de YenTc est le résultat d'une dégradation contrôlée strictement dédiée à la libération de toxines plutôt que d'un processus de sécrétion typique, ce qui explique notre observation initialement déroutante de protéines extracellulaires atypiques », ont déclaré les chercheurs dans l'étude. étude. même Stade.

Yersinia Ils comprennent également des bactéries pathogènes responsables de la tuberculose et de la peste bubonique, des maladies qui ont dévasté les humains. Maintenant qu'il existe un mécanisme de sécrétion Yersinia L'espèce a été découverte et Raunser souhaite en étudier davantage, ainsi que d'autres types d'agents pathogènes, pour voir s'il existe d'autres organismes dotés de cellules soldats kamikaze qui utilisent le même mécanisme de dégradation pour libérer des toxines.

Découverte Y. entomophagaUne explosion des cellules du corps pourrait éventuellement donner lieu à des thérapies humaines ciblant les cellules kamikaze. En attendant, nous pouvons au moins être soulagés de savoir que nous ne sommes pas des coléoptères.

Microbiologie naturelle, 2024. DOI : 10.1038/s41564-023-01571-z