Les formateurs de pores bactériens emballent un coup de poing, une molécule à la fois

Apr 30, 2023

À l'aide d'une nouvelle technique à molécule unique développée à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud (UNSW) à Sydney, des chercheurs australiensont acquis des connaissances moléculairesdans la façon dont les protéines bactériennes traversent les membranes des cellules de mammifères.

Les organismes de tous les domaines de la vie sont armés d'ensembles spécialisés de protéines perforatrices utilisées pour attaquer les cellules d'autres organismes. Les cellules immunitaires des mammifères utilisent des protéines porogènes pour détruire les cellules cancéreuses ou infectées. Les bactéries et autres agents pathogènes utilisent ces protéines pour lyser ou pénétrer dans les cellules hôtes. Mais jusqu'à présent, les chercheurs n'avaient pas une idée précise de la manière dont les molécules de protéines individuelles s'assemblent pour former ces pores.

Des chercheurs de l'EMBL Australia Node in Single Molecule Science de l'UNSW Medicine & Health ont développé une technique de microscopie à molécule unique pour étudier ce processus. En collaboration avec des collaborateurs des universités Monash et Melbourne, ils ont suivi la voie de formation des pores par une protéine bactérienne qui cible les cellules de mammifères, appelée perfringolysine O. Les détails moléculaires de la façon dont ce complexe protéique s'assemble à la surface des membranes plasmiques jusqu'au moment où il ouvre les pores est maintenant publié dans la revue eLife.

"Notre méthode de microscopie à molécule unique nous permet de suivre l'assemblage des pores individuels. Ainsi, nous avons pu identifier les étapes cruciales de cette voie pour trouver des points de faiblesse et des pistes d'intervention potentielles", a déclaré le professeur agrégé de recherche médicale de l'UNSW, Till Böcking, qui dirigé l'équipe de recherche.

L'identification des étapes cruciales de cette voie d'assemblage permettra aux scientifiques de concevoir de nouvelles stratégies pour cibler des étapes spécifiques de formation de pores dans le but de moduler leur activité dans l'immunité et l'infection.

En utilisant des protéines purifiées et des liposomes comme système modèle simple pour la membrane cible, les chercheurs ont pu voir quand les pores se formaient. En chargeant les liposomes avec un colorant fluorescent, Böcking et son équipe ont pu déterminer l'heure exacte à laquelle un pore est ouvert et le colorant est libéré.

Leurs expériences ont révélé qu'une fois que deux molécules se lient sur la membrane, cette interaction stable déclenche le processus d'ajout de protéines porogènes supplémentaires pour compléter l'anneau. Ils ont également observé que les pores pouvaient s'ouvrir avant même que la construction des anneaux ne soit terminée. un arc formé, avec aussi peu que quatre molécules, pourrait créer une ouverture de pore.

"Le message à retenir est que ce sont des machines de perforation très efficaces qui ont évolué pour former des pores dans toutes sortes de circonstances. Nous espérons que comprendre que les conditions dictent réellement la voie d'assemblage amènera les gens à repenser la façon dont ils font leurs expériences, " a déclaré Bocking.

D'après leurs découvertes, les chercheurs émettent l'hypothèse que le mécanisme qu'ils ont observé avec la perfringolysine O pourrait être similaire pour d'autres membres de cette famille de protéines porogènes, appelées cytolysines dépendantes du cholestérol, mais cela n'a pas encore été testé.

Böcking pense que cette nouvelle technique à molécule unique pourrait fournir des informations importantes sur la manière dont d'autres protéines porogènes sont déployées.

"C'est une méthode puissante car elle a la résolution et la sensibilité nécessaires pour suivre l'ensemble de ce processus en temps réel. Avec cette approche, nous pouvons en visualiser les étapes et la dynamique, ce qui est difficile à faire avec d'autres méthodes", a-t-il déclaré.

- Ce communiqué de presse a été fourni par l'Université de Nouvelle-Galles du Sud