Les toxines libérées par un type de bactérie qui causent les maladies diarrhéiques détournent les processus cellulaires et forcent des protéines importantes à s’assembler en « routes vers nulle part », redirigeant les protéines loin d’autres tâches essentielles au bon fonctionnement des cellules, selon une nouvelle étude.
Les protéines affectées sont connues sous le nom d’actines, qui sont très abondantes et ont de multiples rôles, notamment aider chaque cellule à unir son contenu, à maintenir sa forme, à se diviser et à migrer. Les actines s’assemblent en filaments filiformes pour effectuer certains travaux à l’intérieur des cellules.
Les chercheurs ont découvert que deux toxines produites par le Vibrio Ce genre de bactéries fait que les actines commencent à se regrouper dans ces filaments – qui pourraient être considérés comme des autoroutes cellulaires sur lesquelles la cargaison est livrée – au mauvais endroit à l’intérieur des cellules et dans la mauvaise direction.
« La croissance dans la mauvaise direction est une fonction totalement nouvelle qui n’était pas connue auparavant et qui n’était pas considérée comme possible pour les filaments d’actine à l’intérieur de la cellule », a déclaré l’auteur principal Dmitri Kudryashov, professeur agrégé de chimie et de biochimie à l’Ohio State University. « Une grande partie de l’actine dans la cellule est consommée dans la formation des » autoroutes « où elles ne sont pas nécessaires, de sorte que les ressources cellulaires sont gaspillées et ne peuvent pas être utilisées pour satisfaire les besoins fondamentaux de la cellule. »
La recherche est publiée aujourd’hui (18 novembre 2022) dans la revue Avancées scientifiques.
Ces toxines perturbatrices sont appelées VopF et VopL et sont produites par deux souches de Vibrio bactéries vivant dans l’eau de mer : V.cholerae et V. parahaemolyticusqui peuvent tous deux contaminer les huîtres et autres coquillages qui, lorsqu’ils sont consommés crus, rendent les gens malades.
Dans cette étude, l’équipe de recherche s’est concentrée sur la description des activités cellulaires inattendues plutôt que sur d’autres implications, telles que la relation entre le détournement et l’infection bactérienne.
« Nous examinons l’interférence au niveau moléculaire – nous ne nous sommes pas concentrés ici sur la façon dont cette fonction cellulaire pourrait affecter les humains », a déclaré la première auteure et co-correspondante Elena Kudryashova, chercheuse en chimie et biochimie à l’Ohio State.
« D’un point de vue pratique, cela nous en dit plus sur ces agents pathogènes, et connaître votre ennemi vous aide à combattre votre ennemi », a-t-elle déclaré. « Mais trouver quelque chose dont nous ne savions pas qu’il était possible – que l’actine se comporte de cette manière à l’intérieur de la cellule – soulève de nouvelles questions quant à savoir si cette fonction pourrait réellement être nécessaire ou pourrait se produire d’une autre manière. »
Jusqu’à présent, les actines étaient connues pour assembler chaque filament d’une seule façon, partant de ce que l’on appelle son extrémité pointue et dirigée vers ce que l’on appelle l’extrémité barbelée de la structure. Parce qu’ils sont en nombre limité, les actines se désassemblent au besoin à partir de l’extrémité pointue et sont recyclées pour maintenir une activité directionnelle vers l’extrémité barbelée, puis ces filaments d’actine remplissent des fonctions, telles que la migration, la contraction ou la division cellulaire, comme dicté par ce que le commandes de cellule.
Cependant, lorsque les toxines VopF et VopL pénètrent dans une cellule, elles attirent les molécules d’actine pour créer un nouveau filament et provoquent l’assemblage des filaments à cet endroit, ce qui les amène à s’allonger dans la direction de l’extrémité pointue – une inversion de leur habitude. sens d’allongement.
« Les toxines commencent à créer ces autoroutes de filaments d’actine au mauvais endroit, construisant quelque chose qui est inutile pour la cellule, et la cellule ne sait pas comment y faire face », a déclaré Kudryashov.
Cette interférence d’actine a été observée en utilisant l’imagerie de cellules vivantes contenant des molécules de toxine individuelles. Bien qu’ils ne connaissent pas encore toutes les conséquences de cette activité de détournement, les chercheurs ont déclaré que les résultats pourraient inclure une infiltration de nutriments à travers les parois intestinales endommagées, ce qui fournirait de la nourriture aux bactéries infectieuses qui attendent à l’extérieur.
« Tuer les cellules n’est pas toujours nécessaire – perturber la fonction de barrière des cellules peut également être bénéfique pour les agents pathogènes », a déclaré Kudryashova.
Et c’est pourquoi les scientifiques veulent en savoir plus – si d’autres molécules peuvent forcer les actines à assembler des «routes vers nulle part» et si cette étrange formation de filaments pourrait même être un mécanisme bénéfique dans des circonstances différentes.
« Il est tout à fait possible que nos propres cellules le fassent à une occasion, mais nous ne le savons pas car l’actine a tellement de fonctions et toutes ne sont pas encore bien comprises », a déclaré Kudryashov.
L’équipe de l’Ohio State a collaboré avec les co-auteurs Ankita, Heidi Ulrichs et Shashank Shekhar de l’Université Emory.
Plus d’information:
Elena Kudryashova et al, Allongement processif à extrémité pointue des filaments d’actine par les effecteurs Vibrio VopF et VopL, Avancées scientifiques (2022). DOI : 10.1126/sciadv.adc9239