Une étude récente d'une équipe de recherche interdisciplinaire montre comment une bactérie du sol peut devenir une source d'inspiration dans la recherche de nouvelles substances actives. Les analyses génomiques du pathogène végétal Pseudomonas syringae éclairent sa diversité chimique. Deux familles nouvellement découvertes de produits naturels, les syrilipamides et les navires, sont – en combinaison – particulièrement nocifs pour les amibes et les séquences sont également actifs contre les champignons.
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La diversité du génome reflète l'adaptabilité
L'agent pathogène de la plante Pseudomonas syringae provoque des dommages majeurs dans l'agriculture. Cependant, il produit également un grand nombre de produits naturels biologiquement actifs. Ceux-ci pourraient aider la bactérie à s'adapter aux conditions environnementales changeantes et à déplacer les concurrents. Dans une analyse génomique complète, les chercheurs ont examiné 18 souches représentatives des espèces bactériennes et analysé leur potentiel génétique pour produire des produits naturels à l'aide de méthodes de bioinformatique de pointe.
Ils ont pu identifier un total de 231 grappes de gènes biosynthétiques. Ces grappes de gènes contiennent des gènes codant pour enzymes responsables de la synthèse des produits naturels. Les gènes des peptides non ribosomaux (NRP) étaient particulièrement abondants. Les NRP produisent des produits naturels qui, par exemple, aident la bactérie à s'affirmer contre les concurrents et à s'adapter à son environnement.
Produits naturels avec des propriétés spéciales
Grâce à une combinaison d'analyses bioinformatiques, de détermination de la structure chimique et de tests d'activité biologique, deux nouvelles familles de produits naturels ont été identifiées et caractérisées: les syrilipamides et les symptômes. Les deux sont des composés de poids moléculaire faible produit par Pseudomonas syringae. Ces molécules montrent une toxicité remarquable envers les micro-organismes concurrents, en particulier contre les champignons et également les amibes. Leur effet sélectif pourrait être utilisé à l'avenir pour la protection des plantes ou comme point de départ pour le développement de nouvelles substances bioactives.
L'enzyme Seca développe le répertoire chimique
« Nous avons également découvert une enzyme précédemment inconnue: SECA », explique Shuaibing Zhang, premier auteur de l'étude. « Seca ajoute des atomes de chlore à des composés organiques spécifiques, ce qui augmente la complexité structurelle et l'activité des composés résultants », ajoute Pierre Stallforth, tête du projet. Il est professeur à l'Université de Jena et chef de département du Leibniz-Hki. Ces produits naturels chlorés jouent un rôle important dans la recherche pharmaceutique et pourraient être utilisés à l'avenir pour le développement de nouveaux antibiotiques, thérapies contre le cancer ou produits de protection des plantes.
Nouvelles perspectives de biotechnologie
Avec leur effet contre les amibes et les champignons, les produits naturels nouvellement découverts pourraient intéresser à la fois l'agriculture et la recherche pharmaceutique. Tout d'abord, cependant, l'équipe était intéressée par la fonction écologique de ces molécules. Ils aident Pseudomonas syringaeune bactérie polyvalente, un pathogène végétal et un producteur de composés bioactifs, pour se défendre contre les prédateurs et la compétition et s'adapter aux niches dans son habitat naturel. La formation de consortiums microbiens dans la nature et la fonction des produits naturels impliqués contribuent à la compréhension des interactions écologiques complexes dans notre environnement et sont la recherche de la recherche de l'amas d'excellence Jena « Balance of the Microverse ». Des scientifiques du Leibniz Institute for Natural Products Research and Infection Biology – Hans Knöll Institute (Leibniz-Hki) et l'Université Friedrich Schiller Jena ont été impliqués dans les travaux.
Le projet a été financé par la Werner Siemens Foundation, la Leibniz Association et la German Research Foundation dans le cadre du Collaborative Research Center Chemibiosys et du groupe d'excellence « Balance of the Microverse ».
