Dans une nouvelle étude frappante publié dans Avancées scientifiquesune équipe de biologistes synthétiques dirigée par Karen Sarkisyan du Laboratoire des sciences médicales du MRC, a rapporté la découverte de plusieurs enzymes végétales – les hispidines synthases – capables d’effectuer la réaction la plus complexe de la voie de bioluminescence.
Cette découverte constitue une étape importante pour déterminer si les plantes peuvent produire de manière native toutes les molécules nécessaires à l’émission de lumière. Cela signifie également que la lueur des plantes bioluminescentes peut désormais être plus étroitement alignée sur leur biologie interne.
La technologie rapportée dans l’article est une voie hybride qui couple les hispidines synthases végétales nouvellement découvertes à d’autres enzymes de bioluminescence nécessaires trouvées dans les champignons. Ce parcours hybride permet aux rythmes et dynamiques internes subtils des plantes d’être dévoilés comme un affichage de lumière vivante en constante évolution.
Ce film accéléré montre la croissance et le mouvement de différentes plantes qui ont été bio-ingéniées par Karen Sarkysian, scientifique du MRC LMS, pour briller durablement dans le noir sans avoir besoin de produits chimiques ou de lumière UV. Crédit : LightBio
« Cette technologie est un outil plug-and-play permettant de visualiser pratiquement n’importe quelle physiologie moléculaire au niveau de l’organisme, de manière totalement non invasive », déclare Sarkisyan. Ses travaux ont également révélé que non seulement un seul gène végétal indigène remplace efficacement deux gènes fongiques, mais que le gène végétal est nettement plus petit et a des exigences biologiques plus simples en matière de luminescence. La taille réduite du gène améliore également sa convivialité et sa flexibilité, le rendant plus adaptable à des applications étendues.
Cette recherche a été parrainée par Light Bio, une société de biologie végétale synthétique cofondée par Sarkisyan, qui vise à transformer l’industrie horticole avec de belles créations biotechnologiques, telles que des plantes lumineuses. Le premier produit à exploiter la voie basée sur l’hispidine est Firefly Petunia, ainsi nommé parce que ses boutons floraux émettant de la lumière ressemblent à des lucioles.
Au-delà des avancées esthétiques que la végétation lumineuse peut apporter aux amoureux des plantes, la science fondamentale offre un aperçu approfondi de la physiologie moléculaire des plantes. En permettant une surveillance continue des réponses des plantes à divers stress, tels que le stress dû à la sécheresse ou les attaques de ravageurs, la technologie pourrait conduire à des progrès significatifs dans des domaines tels que le développement des cultures et la résistance aux maladies.
Pétunias créés pour briller dans le noir en utilisant la machinerie métabolique de champignons naturellement bioluminescents. Crédit : Karen Sarkysian, MRC_LMS
La voie de bioluminescence de Sarkysian a été reproduite chez d’autres espèces, notamment la levure, et même dans les cellules humaines.
« Nous aimons cultiver nos pétunias bioluminescents, ils sont vraiment magiques. Mais au-delà de l’esthétique, comprendre comment nous pouvons adapter la luminescence auto-entretenue pour surveiller la progression de la maladie et aider au criblage de candidats médicaments rendra cette technologie encore plus efficace », déclare Sarkysian.
Plus d’information:
Kseniia Palkina et al, Une voie hybride pour une luminescence auto-entretenue, Avancées scientifiques (2024). DOI : 10.1126/sciadv.adk1992. www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adk1992
Fourni par le Laboratoire des sciences médicales du Conseil de recherches médicales (MRC)