Les mycobactériophages pourraient utiles pour développer de nouvelles molécules antimicrobiennes

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Une approche de dépistage basée sur le séquençage de nouvelle génération (SGN) pour identifier les protéines codées par les mycobactériophages qui sont toxiques pour les mycobactéries. Les résultats de l’étude, Identification de protéines toxiques codées par le mycobactériophage TM4 à l'aide d'une méthode basée sur le séquençage de nouvelle génération, pourraient être utiles pour développer de nouvelles molécules antimicrobiennes.

Résumé

Les mycobactériophages sont des virus qui infectent spécifiquement les mycobactéries et qui, du fait de leur diversité, représentent un pool génétique important. La caractérisation de la fonction de ces gènes devrait fournir des informations utiles sur les interactions hôte-phage. Nous décrivons ici une approche de dépistage à haut débit basée sur le SGN pour l'identification des protéines codées par les mycobactériophages qui sont toxiques pour les mycobactéries. Une bibliothèque dérivée des plasmides représentant le génome du mycobactériophage TM4 a été construite et transformée en Mycobacterium smegmatis . Les tests de SGN et de croissance ont montré que l'expression de TM4 était toxique pour M. smegmatis. Bien que les gènes associés à la toxicité bactérienne aient été exprimés lors de l'infection par le phage, ils n'étaient pas nécessaires à la réplication lytique du mycobactériophage TM4. En conclusion, nous décrivons ici une approche basée sur le NGS qui a nécessité beaucoup moins de temps et de ressources que les méthodes traditionnelles et a permis l'identification de nouveaux produits géniques de mycobactériophages qui sont toxiques pour les mycobactéries.

Importance

La large propagation de Mycobacterium tuberculosis résistant aux antibiotiques a entraîné un besoin urgent de développement de nouveaux médicaments.

Les mycobactériophages sont des tueurs naturels de M. tuberculosis, et leurs produits géniques toxiques pourraient fournir des candidats anti-Mycobacterium vis-à-vis de la tuberculose.

Cependant, l'énorme diversité génétique des mycobactériophages pose des défis pour l'identification de ces gènes. Ici, nous avons utilisé une méthode de dépistage simple et pratique, basée sur le SGN, pour identifier les gènes de mycobactériophages codant pour les produits toxiques pour les mycobactéries. Grâce à cette approche, nous avons ciblé et validé plusieurs produits toxiques codés par le mycobactériophage TM4. De plus, nous avons également découvert que les gènes codant pour ces produits toxiques ne sont pas essentiels à la réplication lytique de TM4. Notre travail décrit une méthode prometteuse pour l'identification de gènes de phage qui codent pour des protéines toxiques pour les mycobactéries et qui pourrait faciliter l'identification de nouvelles molécules antimicrobiennes.

Une nouvelle étude explique la résistance élevée de Mycobacterium tuberculosis aux antibiotiques et au système immunitaire

«Une nouvelle étude explique la résistance élevée de Mycobacterium tuberculosis aux antibiotiques et au système immunitaire», source communiqué de Skoltech.

Un consortium de chercheurs de Russie, Biélorussie, Japon, Allemagne et France dirigé par un scientifique de Skoltech a découvert la manière dont Mycobacterium tuberculosis survit dans des conditions de carence en fer en utilisant la rubrédoxine B, une protéine d'une famille des rubrédoxines qui joue un rôle important dans adaptation aux conditions environnementales changeantes. La nouvelle étude fait partie d'un effort visant à étudier le rôle des enzymes de M. tuberculosis dans le développement de la résistance au système immunitaire humain et aux antibiotiques. L'article a été publié dans la revue Bioorganic Chemistry.

Selon l’Organisation mondiale de la santé, chaque année, 10 millions de personnes tombent malades de la tuberculose et environ 1,5 millions en décèdent, ce qui en fait le plus grand tueur infectieux au monde. La bactérie responsable de la tuberculose, Mycobacterium tuberculosis, est connue pour sa capacité à survivre dans les macrophages, des cellules du système immunitaire qui détruisent les bactéries dangereuses. La propagation continue de la résistance aux antibiotiques vis-à-vis de M. tuberculosis à des agents thérapeutiques largement utilisés au cours des dernières décennies est devenue un problème clinique important. À cet égard, l'identification de nouvelles cibles moléculaires de médicaments et le décryptage des mécanismes moléculaires de la résistance aux médicaments sont d'une importance capitale.

Natallia Strushkevich, professeure au Skoltech Center for Computational and Data-Intensive Science and Engineering (CDISE), et ses collègues ont étudié la structure cristalline et la fonction de la rubrédoxine B (RubB), une métalloprotéine qui assure le bon fonctionnement du cytochrome P450 (CYP), des protéines essentielles à la survie et à la pathogénicité bactériennes. L'équipe émet l'hypothèse que M. tuberculosis est passé d'un RubB plus efficace en fer pour survivre au jeune en fer lorsque des granulomes se forment (il s'agit en grande partie de tentatives infructueuses de défense contre la tuberculose par le système immunitaire).

«Au cours de la co-évolution à long terme avec les mammifères, M. tuberculosis a développé une variété de stratégies pour subvertir ou échapper à la réponse immunitaire innée de l'hôte, de la reconnaissance de la bactérie et des défenses phagosomales dans les macrophages infectés, aux réponses immunitaires adaptatives par les cellules présentatrices d'antigènes.»

«L'assimilation, le stockage et l'utilisation du fer sont essentiels pour la pathogenèse de M. tuberculosis et sont également impliqués dans l'émergence de souches multirésistantes et extrêmement résistantes aux antibiotiques. L'hème est la source de fer préférable pour M. tuberculosis et sert de cofacteur pour diverses enzymes métaboliques. Sur la base de nos découvertes, nous avons lié la rubredoxine B à l'hème monooxygénases important pour le métabolisme des oxystérols immuns de l'hôte et des médicaments antituberculeux. Nos résultats indiquent que M. tuberculosis a son propre système de transformation xénobiotique ressemblant au système de métabolisation des médicaments humains», explique Natallia Strushkevich.

Selon Natallia: De nouvelles cibles pour les efforts de conception de médicaments sont très demandées et les enzymes du cytochrome P450 sont devenues de nouvelles cibles pour le développement d'agents thérapeutiques contre la tuberculose. Les approches classiques pour bloquer ces enzymes ne sont pas simples. Trouver le partenaire redox alternatif, tel que la RubB, permet de mieux comprendre leur fonction dans différents micro-environnements hôtes. Ces connaissances pourraient être exploitées pour identifier de nouvelles façons de bloquer leur fonction chez M. tuberculosis.

Des recherches antérieures du consortium ont montré que l'un des CYP activés par RubB peut agir contre SQ109, un candidat-médicament prometteur contre la tuberculose multirésistante. Une autre étude s'est concentrée sur la façon dont Mycobacterium tuberculosis se protège en interceptant des molécules de signalisation immunitaires humaines, un obstacle qui limite la découverte de médicaments.