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Les scientifiques découvrent des vitamines de glissières de bactérie de tuberculose dans la cellule

Une étude neuve publiée dans la nature de tourillon indique en mars 2020 une seule protéine de transport trouvée dans le bacille de tubercule, bacille de la tuberculose. Cette protéine vésiculaire de membrane-enjambement énorme est différente d'autres protéines de transport et est instrumentale en transportant les molécules hydrophiles, notamment vitamine B12 ou cobalamine, en travers de la membrane cellulaire.

L'étude a été basée sur l'utilisation de la microscopie de cryo-électron d'acquérir des images de la protéine de transport. La bactérie de tuberculose est un organisme complet parce qu'il a toutes les machines génétiques nécessaires pour produire la cobalamine en sa cellule. Cependant, elle doit importer la vitamine de l'extérieur pour une division cellulaire couronnée de succès.

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C'est une reconstruction du tambour de chalut de vitamine B12 du bacille de la tuberculose, basée sur des images de cryoEM. La molécule de transport se repose en travers de la membrane cellulaire des bactéries et des aides de tuberculose pour transporter en bac des molécules dans la cellule. Crédit d'image : Laboratoire national d'accélérateur de Greg Stewart/SLAC

Tambours de chalut d'ABC

Pour accomplir ce procédé, il emploie une protéine de tambour de chalut de vitamine B12, une d'une famille nombreuse des protéines de transport (ABC) de magasin d'ATP-binding. Ces protéines se servent de l'énergie chimique enregistrée dans des molécules d'ATP pour transporter les molécules de substrat en travers de la membrane cellulaire.  Ces tambours de chalut sont également impliqués dans le transport des peptides comme la bléomycine, qui empêche l'accroissement microbien. C'est une singularité, selon le chercheur Dirk Slotboom, qui dit que deux molécules très diverses sont rarement transportées par le même tambour de chalut.

Ceci a motivé l'étude actuelle pour examiner la structure de cette seule protéine. Dit Slotboom, « 'ceci était un long procédé, mais nous l'avons finalement fissuré utilisant la microscopie de cryo-électron. » Et les résultats étaient étonnants : la protéine a contenu ce qui peut seulement être décrite comme massive, une grande cavité remplie avec de l'eau s'étendant au-dessus de la largeur entière de la membrane cellulaire, d'une capacité 7.700 de l'angström cubique - pas moins de sept molécules de cobalamine, selon le chercheur.

Comment cela fonctionne

Fonctionner du tambour de chalut semble être la simplicité elle-même : videz-vous juste à l'extérieur, avec tout ce qui est dans l'eau. Par conséquent l'analogie d'écluse. Slotboom continue pour expliquer : « Vous laissez l'eau dedans et tout qui sont dans elle. » C'est probablement comment il peut transporter la vitamine et le peptide antibiotique, en dépit de leurs structures très différentes.

La capacité de transport non sélective a également ses inconvénients, le plus évident dont est que c'est tout à fait inefficace. Cependant, ce n'est pas une édition dans cette situation, où le bacille doit reprendre seulement un numéro limité des molécules de cobalamine pour compléter son cycle reproducteur durant environ 24 heures.

Une seule protéine de transport

Les chercheurs sont confus par la différence entre ce tambour de chalut et n'importe quelle autre protéine de transport conventionnelle connue. Ils commentent, « il change la manière dont nous regardons la physiologie des bactéries. Il y a des signes intenses que d'autres substances bactériennes ont un système assimilé, ainsi il signifie qu'elles captent les molécules faites au hasard de leur environnement. »

D'autre part, les chercheurs sont intrigués par la possibilité que les cellules humaines pourraient également avoir un mécanisme très assimilé aux substances de transport comme la cobalamine. Cette vitamine grippe d'abord un facteur intrinsèque appelé de peptide gastrique. Ce peptide, des cellules pariétales gastriques spécialisées de la garniture d'estomac, permet à la vitamine B12 de former un composé avec lui. Ce composé est alors repris par les cellules épithéliales.

Le composé met à terre finalement dans les lysosomes dans les cellules épithéliales. Les Lysosomes sont des « sacs à suicide pleins des enzymes efficaces. Ici, le facteur intrinsèque est décomposé, et B12 est relâché du lysosome pour présenter les cellules. Ici il participe finalement au métabolisme de la cellule. Slotboom dit, « je soupçonne fortement que ceci concerne un tambour de chalut non spécifique assimilé. »

Les scientifiques pensent également qu'ils pourraient pouvoir stimuler l'activité de la protéine de transport de cobalamine-bléomycine pour aider à traiter la tuberculose. Ils disent, « 'si nous pourrions stimuler l'activité de ce tambour de chalut, il pourraient importer des antibiotiques plus efficacement, le facilitant pour détruire ces cellules. Nous réalisons, bien que, que ceci peut ne pas être droite, car la bactérie emploie des stratégies efficaces pour empêcher d'entrer des antibiotiques. »

Pour accomplir ceci, les scientifiques analyseront fonctionner du tambour de chalut ensuite. L'hypothèse actuelle est que « à l'intérieur de la cellule, l'écluse est vidée par ATP grippant et d'hydrolysation. Mais nous ne savons pas elle s'ouvre sur l'extérieur, pour laisser les molécules neuves dedans. »

Le tambour de chalut dimère se compose de deux moitiés. Celles-ci semblent projeter à l'extérieur de la membrane cellulaire, et il est possible qu'elles s'ouvrent d'une certaine façon, comme une grille, pour permettre à la cargaison fraîche de présenter la cellule. Les scientifiques veulent voir s'ils peuvent d'une certaine manière stimuler cette ouverture ou procédé de se desserrer afin d'augmenter l'entrée des antibiotiques.

Journal reference:

Reference: S. Rempel, C. Gati, M. Nijland, C. Thangaratnarajah, A. Karyolaimos, J. W. de Gier, A. Guskov & D. J. Slotboom: A mycobacterial ABC transporter mediates the uptake of hydrophilic compounds. Nature, 26 March 2020, http://dx.doi.org/10.1038/s41586-020-2072-8

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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