Un peptide d’un crapaud se transforme en une arme mortelle contre les bactéries

Image: Le peptide uperin 3.5 est sécrété par la peau du crapaud australien. Lorsqu'il est exposé à des membranes bactériennes, il change rapidement de structure et se transforme en une arme antimicrobienne mortelle. Les images ont été prises à l'aide d'un microscope électronique à transmission (TEM) dans les centres de microscopie électronique du Département de science et génie des matériaux et du Département de génie chimique du Technion. La structure atomique croisée α a été déterminée par les données recueillies au synchrotron de l'European Synchrotron Radiation Facility.

Un peptide d’un crapaud se transforme en une arme mortelle contre les bactéries», source European Molecular Biology Laboratory via EurekAlert! Un peptide antibactérien qui s'allume et s'éteint.

Les chercheurs ont résolu la structure moléculaire 3D d'un peptide antibactérien appelé uperin 3.5, qui est sécrété sur la peau du crapaud australien (Uperoleia mjobergii) dans le cadre de son système immunitaire. Ils ont découvert que le peptide s'auto-assemble en une structure fibreuse unique qui, via un mécanisme d'adaptation structurel sophistiqué, peut changer de forme en présence de bactéries pour protéger le crapaud des infections. Cela fournit des preuves uniques au niveau atomique expliquant un mécanisme de régulation d'un peptide antimicrobien.

Les fibrilles antibactériennes sur la peau du crapaud ont une structure qui rappelle les fibrilles amyloïdes, qui sont une caractéristique des maladies neurodégénératives, telles que la maladie d'Alzheimer et la maladie de Parkinson. Bien que les fibrilles amyloïdes soient considérées comme pathogènes depuis des décennies, il a récemment été découvert que certaines fibrilles amyloïdes peuvent bénéficier aux organismes qui les produisent, de l'homme aux microbes. Par exemple, certaines bactéries produisent de telles fibrilles pour combattre les cellules immunitaires humaines.

Les résultats suggèrent que le peptide antibactérien sécrété sur la peau du crapaud s'auto-assemble dans une configuration «dormante» sous la forme de fibrilles amyloïdes hautement stables, que les scientifiques décrivent comme une conformation β croisée. Ces fibrilles servent de réservoir de molécules attaquantes potentielles qui peuvent être activées lorsque des bactéries sont présentes. Une fois que le peptide rencontre la membrane bactérienne, il change sa configuration moléculaire en une forme croisée α moins compacte et se transforme en une arme mortelle. «Il s'agit d'un mécanisme de protection sophistiqué du crapaud, induit par les bactéries attaquantes elles-mêmes», explique le biologiste structural Meytal Landau, auteur principal de cette étude. «Il s'agit d'un exemple unique de conception évolutive de structures supramoléculaires commutables pour contrôler l'activité.»

Potentiel pour de futures applications médicales

Les peptides antimicrobiens se trouvent dans tous les règnes de la vie et sont donc supposés être couramment utilisés comme armes dans la nature, parfois efficaces pour tuer non seulement les bactéries, mais aussi les cellules cancéreuses. De plus, les propriétés uniques de type amyloïde du peptide antibactérien du crapaud, découvertes dans cette étude, mettent en lumière les propriétés physiologiques potentielles des fibrilles amyloïdes associées à des troubles neurodégénératifs et systémiques.

Les chercheurs espèrent que leur découverte conduira à des applications médicales et technologiques, par ex. développement de peptides antimicrobiens synthétiques qui ne seraient activés qu'en présence de bactéries. Des peptides synthétiques de ce type pourraient également servir de revêtement stable pour des dispositifs médicaux ou des implants, ou même dans des équipements industriels nécessitant des conditions stériles.