Les bactéries à Gram négatif sont responsables de plusieurs infections difficiles à traiter en raison de leur haute résistance aux antibiotiques. Ces bactéries possèdent une couche extérieure appelée membrane externe qui agit comme une barrière protectrice. Servant d’interface entre la cellule et le monde extérieur, la membrane externe contient des protéines spécialisées qui remplissent de multiples fonctions telles que le transport des nutriments et la détection de l’environnement. La localisation de ces protéines de la membrane externe est obtenue grâce à l’action combinée de plusieurs acteurs clés, dont le chaperon SurA et le complexe de machines d’assemblage β-baril (BAM).
SurA agit comme un chaperon périplasmique qui lie les protéines de la membrane externe (OMP) dépliées et les délivre au BAM, où elles sont correctement pliées et insérées dans la membrane externe. Bien que de nombreux aspects de l’assemblage d’OMP via BAM soient bien compris, la manière dont SurA transfère physiquement sa cargaison d’OMP à BAM reste floue.
Dans une étude récente, une équipe de recherche dirigée par le professeur adjoint Ryoji Miyazaki de l’Institut des sciences et technologies de Nara (NAIST), au Japon, a entrepris de combler ce manque de connaissances. Leurs travaux, qui seront publiés dans Communications naturelles le 4 septembre 2026, révèle que SurA adopte plusieurs conformations tout en étant associé à BAM et identifie les interactions qui peuvent aider à déplacer sa cargaison OMP vers les machines d’assemblage. L’article a été co-écrit par le professeur adjoint Hidetaka Kohga, Mme Nami Matsuoka, M. Wataru Yoshimoto, M. Yutaro S. Takahashi et le professeur Tomoya Tsukazaki du NAIST ; M. Yuki Maruno et le professeur agrégé Takuya Shiota de l’Université de Miyazaki, Japon ; Dr Dede Heri Yuli Yanto et Dr Yudhi Nugraha de l’Agence nationale de recherche et d’innovation d’Indonésie ; et le Dr Hideki Shigematsu de l’Institut japonais de recherche sur les rayonnements synchrotrons, Japon.
Les chercheurs ont utilisé la cryomicroscopie électronique (cryo-EM) pour visualiser le complexe SurA-BAM. L’analyse Cryo-EM a révélé deux structures distinctes dans lesquelles soit le domaine SurA Core seul, soit les domaines Core et P1 ont été résolus. Parce que le domaine P2 flexible est resté non résolu, les chercheurs ont introduit des mutations spécifiques dans SurA pour créer des liaisons disulfure à des positions soigneusement calculées entre SurA et BAM, stabilisant ainsi des conformations particulières pour l’analyse structurelle.
Cette approche a permis à l’équipe de capturer quatre instantanés structurels distincts de SurA lié à BAM (Core-only, P1-visible, P2-visible et P1/P2-visible), illustrant comment SurA se reconfigure pour faciliter la livraison de l’OMP. « Nos analyses structurelles et biochimiques ont révélé des aspects clés du mécanisme de délivrance médié par SurA – BAM. Les quatre structures cryo-EM identifiées suggèrent que SurA subit d’importants changements conformationnels pour transférer les substrats OMP vers BAM« , explique le Dr Miyazaki. La comparaison structurelle a montré que le domaine Core porteur de marchandises de SurA se rapproche progressivement de BAM, tandis que ses deux domaines flexibles, P1 et P2, adoptent des conformations différentes. Le domaine P1 semble réguler la fonction du domaine Core, tandis que le domaine P2 interagit avec un composant BAM appelé BamE, aidant à positionner SurA plus près de la machine d’assemblage. La perturbation de cette interaction a réduit l’assemblage de l’OMP, soulignant son importance.
Ce système de distribution étant important pour la construction de la membrane externe, il pourrait également présenter des cibles potentielles pour les agents antibactériens. « La membrane externe constitue une barrière protectrice majeure des bactéries à Gram négatif et contribue à leur résistance à de nombreux antibiotiques. Comprendre comment sont assemblés les OMP peut donc nous aider à identifier de nouveaux moyens d’affaiblir cette barrière et de lutter contre les bactéries pathogènes ou résistantes aux antibiotiques, » conclut le Dr Miyazaki.
