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Dans un jeu d’équilibriste, le « spot magique » contrôle son propre destin

Publié le 15 mai 2020 Mis à jour le 15 mai 2020

Des chercheurs en Faculté des Sciences ont décrypté le fonctionnement du "spot magique". Un mécanisme simple mais élégant qui permet aux bactéries de ne pas gaspiller de l’énergie dans des cycles futiles de catalyse.

Les organismes unicellulaires ont fait évoluer une série de mécanismes qui leur permettent de tolérer des conditions de stress ou de faire face à des défis environnementaux. La privation de nutriments déclenche chez les bactéries une réponse métabolique stricte qui est régulée par de petites alarmones (ppGpp) découvertes il y a plus d’un demi-siècle. Ces alarmones sont si particulières qu’elles ont à la base été appelées « spots magiques ».

Dans la plupart des bactéries, le renouvellement des alarmones est contrôlé par des enzymes bi-fonctionnelles appelées Rel et l'influence des alarmones elles-mêmes sur Rel a un fort impact sur la réponse métabolique stricte.

L’équipe d’Abel Garcia-Pino (investigateur WELBIO, Cellular and Molecular Microbiology, Faculté des Sciences), en collaboration avec l’Université d’Hasselt et l’Université d’Umeå, ont découvert les bases moléculaires insaisissables de la régulation allostérique de Rel par les « spots magiques ». 

En utilisant la bactérie thermophile T. thermophilus comme modèle, ils ont adopté une approche combinée, à la fois structurelle, biochimique et biophysique pour démêler le système.

Profitant de la catalyse lente de ce Rel thermophile à basse température, ils ont pu « saisir » l’enzyme juste au moment de la synthèse ou de la dégradation de l’alarmone. Ils ont pu ainsi capturer la dynamique du mécanisme au niveau d’une seule molécule.

Il s'est avéré que le «spot magique» (ppGpp) contrôle les activités opposées de Rel en amorçant l'enzyme pour la destruction, lorsqu'elle est liée dans le site de dégradation (HYD, pour hydrolase, dans le dessin), et en même temps éteint le site actif chargé de faire l'alarmone (SYN, pour synthetase, dans le dessin).

Et inversement, lorsque les substrats sont liés au site responsable de la synthèse du « spot magique », cette fonction est activée tandis que le domaine responsable de sa dégradation est désactivé. Ce mécanisme simple mais élégant garantit que, presque par magie, les bactéries évitent de gaspiller de l’énergie dans des cycles futiles de catalyse.

Les résultats de cette étude ont été publiés dans Nature Chemical Biology.
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