Les chercheurs de Vanderbilt ont identifié un facteur de régulation critique dans Bacillus anthracis, la bactérie qui cause la maladie du charbon et qui a été utilisée comme arme biologique. Les résultats, rapportés dans la revue Communication Naturefournissent de nouvelles informations sur la régulation des gènes bactériens et peuvent guider de nouvelles stratégies thérapeutiques antibactériennes.
B. anthracis forme des spores dormantes – la forme infectieuse de l’insecte – qui peuvent survivre dans l’environnement pendant des décennies. Bien que rare aux États-Unis, B. anthracis se trouve dans le sol du monde entier et provoque des maladies graves chez le bétail, les animaux sauvages et les humains.
Il est considéré comme l’un des agents les plus susceptibles d’être utilisés pour le bioterrorisme, en raison des spores à longue durée de vie qui peuvent être libérées sans détection, par exemple dans les poudres, les sprays, les aliments ou l’eau. En 2001, des spores de B. anthracis en poudre envoyées par la poste aux États-Unis ont causé la maladie du charbon chez 22 personnes; cinq d’entre eux sont morts.
Comme d’autres bactéries, B. anthracis a développé des systèmes qui permettent sa survie et sa multiplication dans l’environnement hôte hostile. Ces « systèmes à deux composants » (TCS) comprennent une protéine capteur qui détecte le stress et une protéine répondeur qui modifie l’expression des gènes pour faire face au facteur de stress. Certains TCS ont également d’autres protéines modulatrices.
« Les systèmes à deux composants sont répandus dans les bactéries, mais ils sont absents chez les humains et les animaux, ce qui en fait des cibles attrayantes pour le développement de nouveaux agents antibactériens », a déclaré Eric Skaar, Ph.D., MPH, professeur de pathologie Ernest W. Goodpasture, Microbiologie et immunologie et directeur du Vanderbilt Institute for Infection, Immunology and Inflammation.
L’équipe de Skaar a précédemment caractérisé le TCS de B. anthracis appelé HitRS, qui répond aux perturbations de l’enveloppe cellulaire (les couches externes protectrices de la bactérie). Il n’était pas clair, a déclaré Skaar, comment la signalisation HitRS est régulée pour assurer la spécificité de la réponse en cas de dommages à l’enveloppe cellulaire.
Le boursier postdoctoral Hualiang Pi, Ph.D., a mené des études pour rechercher des régulateurs de HitRS. En utilisant une stratégie de sélection génétique impartiale, les chercheurs ont identifié une protéine régulatrice qu’ils ont nommée KrrA. Ils ont découvert que KrrA fonctionne comme une protéine de liaison à l’ARN qui se lie à l’ARN messager HitRS (ARNm, la forme « exprimée » du gène qui est prête à être traduite en protéine) et module sa stabilité.
KrrA semble avoir des fonctions plus larges que la réglementation HitRS, ont-ils découvert.
« Nous avons découvert que KrrA se lie également à plus de 70 autres ARN et affecte directement ou indirectement l’expression de plus de 150 gènes impliqués dans des processus tels que la compétence génétique, la sporulation, le renouvellement de l’ARN, la réparation de l’ADN, le transport et le métabolisme cellulaire », a déclaré Pi, premier auteur de l’étude.
KrrA n’a pas montré d’activité de dégradation de l’ARN, et le mécanisme qu’il utilise pour moduler la stabilité de l’ARNm reste incertain, a déclaré Pi.
« Comprendre comment B. anthracis détecte et réagit aux menaces externes pourrait nous permettre de cibler ces systèmes pour le développement de nouveaux antibiotiques. Si nous pouvons empêcher B. anthracis de se défendre, nous pouvons le rendre plus facile à tuer, ce qui pourrait faciliter la maladie du charbon. » à traiter », a déclaré Skaar.
Hualiang Pi et al, Une protéine de liaison à l’ARN agit comme un modulateur post-transcriptionnel majeur chez Bacillus anthracis, Communication Nature (2022). DOI : 10.1038/s41467-022-29209-4