Des chercheurs du laboratoire national d’Oak Ridge du ministère de l’Énergie ont définitivement lié la fonction d’un domaine spécifique de protéines importantes dans la biologie des microbes végétaux à un déclencheur de cancer chez l’homme, une connaissance qui avait échappé aux scientifiques pendant des décennies.
Les conclusions de l’équipe, publiées dans Biologie des communications de la nature, ouvrir une nouvelle voie pour le développement de thérapies médicamenteuses sélectives pour lutter contre une variété de cancers tels que ceux qui commencent dans le sein et l’estomac.
Les scientifiques de l’ORNL ont entrepris de prouver expérimentalement ce qu’ils avaient d’abord déduit des études informatiques : que le domaine plasminogène-nématode de la pomme, ou PAN, est lié à la prolifération cellulaire qui entraîne la croissance tumorale chez l’homme et la signalisation de défense lors des interactions plante-microbe dans les cultures bioénergétiques . L’association a été faite pour la première fois lorsque des chercheurs ont exploré les génomes de cultures comme le peuplier et le saule.
Dans la dernière étude, l’équipe de l’ORNL a identifié quatre acides aminés de base appelés résidus de cystéine dans la protéine HGF essentiels à la fonction du domaine PAN et a étudié leur comportement dans les lignées cellulaires cancéreuses humaines. Ils ont découvert que la mutation de l’un de ces acides aminés a désactivé la voie de signalisation connue sous le nom de HGF-c-MET qui est anormalement élevée dans les cellules cancéreuses, les obligeant à se multiplier et à se propager rapidement.
Étant donné que les résidus de cystéine sont connus pour avoir de nombreuses fonctions, les scientifiques ont également testé au hasard d’autres cystéines dans la protéine et ont découvert qu’aucune d’entre elles n’avait le même impact sur l’arrêt de la signalisation HGF-c-MET. La mutation des quatre cystéines clés n’a eu aucun effet sur la structure globale de la protéine et a simplement inhibé la voie de signalisation du cancer, a noté l’équipe dans l’étude.
Perturber le bon signal est l’un des plus grands défis dans le développement de nouvelles thérapies contre le cancer, a déclaré le généticien de l’ORNL, Wellington Muchero.
Il est très difficile de concevoir des molécules pour interférer avec une protéine entière. Connaître les acides aminés spécifiques à cibler dans cette protéine est un grand progrès. Vous n’avez pas à rechercher la protéine entière ; recherchez simplement ces quatre résidus spécifiques. »
Wellington Muchero, généticien de l’ORNL
L’identification de ces résidus de base témoigne du pouvoir prédictif que l’équipe a construit à l’ORNL, en tirant parti de l’expertise du laboratoire en biologie et biochimie végétales, en génétique et en biologie computationnelle, ainsi que de ses ressources de supercalcul et du gène CRISPR/CAS-9 outil d’édition.
La découverte pourrait conduire à des traitements pour d’autres maladies, notamment en perturbant la voie d’infection des moustiques pour les rendre moins capables de transporter le parasite du paludisme, et en combattant le virus HLB qui tue les agrumes en Floride et en Californie en ciblant l’insecte psylle asiatique des agrumes qui le propage. .
Dans les plantes, les scientifiques de l’ORNL utilisent leurs connaissances du domaine PAN pour améliorer la résistance aux agents pathogènes et aux ravageurs dans les cultures de biomasse, telles que le peuplier et le saule, qui peuvent être décomposées et converties en carburéacteur durable. Ils explorent les processus génétiques qui encouragent les interactions bénéfiques entre les plantes et les microbes pour renforcer la rusticité de ces cultures.
La recherche démontre les similitudes étroites dans la structure de l’ADN des plantes, des humains et d’autres organismes, qui font des plantes une plate-forme de découverte importante, a déclaré Muchero. « Nous pouvons faire des choses avec des plantes que vous ne pouvez pas faire avec des humains ou des animaux dans le processus de recherche », a-t-il ajouté.
« Je peux travailler avec une efficacité égale sur les cancers végétaux et humains. L’expertise est la même », a déclaré Debjani Pal, chercheuse postdoctorale à l’ORNL avec une formation en biochimie et en recherche sur le cancer humain. « Nous avons établi une plate-forme expérimentale mondialisée ici à l’ORNL qui montre quel que soit le système que vous utilisez, plante ou animal, si votre hypothèse est correcte, la science est reproductible dans chacun d’eux, quelle que soit la lignée cellulaire que vous êtes. utilisant. »
« Au fond de tout cela, nous avons les mêmes fondements biologiques », a déclaré Muchero.
Les autres membres de l’équipe de la division des biosciences de l’ORNL comprennent Kuntal De, Carly Shanks, Kai Feng, Timothy Yates, Jennifer Morrell-Falvey, Russell Davidson et Jerry Parks.
La recherche sur les plantes a été soutenue par le programme de recherche biologique et environnementale du DOE Office of Science. Le financement dirigé par le laboratoire de l’ORNL a soutenu le travail avec des lignées cellulaires humaines. Les chercheurs ont utilisé les ressources de l’Oak Ridge Leadership Computing Facility, une installation utilisateur du DOE Office of Science, ainsi que l’environnement de calcul et de données pour la science de l’ORNL.
UT-Battelle gère le Laboratoire national d’Oak Ridge pour le Bureau des sciences du DOE, le plus grand soutien de la recherche fondamentale en sciences physiques aux États-Unis. L’Office of Science du DOE s’emploie à relever certains des défis les plus urgents de notre époque. Pour plus d’informations, visitez energy.gov/science.
