Des chercheurs de l’Université de Fribourg (Suisse), de l’Institut des Sciences Analytiques (ISA, CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1) et du Laboratoire Chimie et Biologie des Métaux (LCBM, Université Grenoble Alpes/CNRS/CEA) explorent un mécanisme de résistance bactérienne à l’argent pour le déchiffrer et faire progresser la compréhension globale de l’antibiorésistance. La protéine dite SilE est une composante essentielle de la pompe d’efflux à argent. Après avoir utilisé des peptides modèles de SilE puis la protéine entière, les chercheurs ont déterminé en grande partie son rôle au sein de ce système résistant et rejetant l’argent.
Les propriétés bactéricides de l’argent (Ag+), déjà exploitées dans différentes préparations pharmaceutiques, sont aujourd’hui développées car elles apparaissent comme l’une des alternatives aux antibiotiques dans certains traitements. Cependant, des bactéries, Gram-négatives, sont capables de survivre et de résister à l’argent grâce à leurs pompes d’efflux qui rejettent l’argent. Ces pompes existent pour plusieurs ions métalliques et sont générés par différents systèmes biologiques. Concernant l’argent, le système de pompe d’efflux le plus répandu est le système Sil. Des travaux antérieurs ont démontré que parmi les neuf protéines composant ce système, SilE était essentielle pour conférer à l’ensemble du système la résistance à l’argent. Cependant sa structure moléculaire et son mode d’action demeuraient jusqu’à présent inconnus.
En première approche, les chercheurs ont synthétisé six peptides modèles de la protéine SilE. En utilisant la spectroscopie RMN 1D et 2D homonucléaire 1H-1H, ils ont réussi à résoudre les six structures au niveau atomique. Ils ont mesuré l’affinité des peptides pour Ag+ par fluorescence et RMN et ont observé que l’ajout d’Ag+ entrainait une structuration en hélice alpha plus ou moins stable selon la séquence peptidique.
Les chercheurs ont démontré la présence de neuf sites de liaison d’argent possibles dans SilE, pour lesquels les ions argent sont coordinés par les chaînes latérales des acides aminés histidine et méthionine. SilE peut se lier jusqu’à 8 ions Ag+ via ses séquences MX2HX6HX2M et HX2MX3HX2M, chacune liant deux ions Ag+. Un neuvième ion Ag+ peut se lier au motif HXM isolé. De plus, la mesure des affinités entre Ag+ et SilE, comprises entre 1 et 8 µM, conforte l’attribution à SilE d’un rôle de régulation. En effet, en retenant un certain nombre d’ions Ag+, SilE semble réguler la concentration d’Ag+ libres dans l’ensemble du système Sil et permettre d’éviter la surcharge tout en alimentant suffisamment le système de rejet des ions Ag+ ; cette extériorisation étant réalisée par l’association de 3 composantes de la pompe à efflux, appelée SilABC.
L’équipe BIOSYS a désormais le plasmide pour produire et purifier la protéine SilE en entier. L’attribution par RMN est en cours et permettra de résoudre la structure de SilE libre et en présence d’argent. L’investigation du système Sil se poursuit avec le décryptage de la relation entre SilE et d’autres composantes du système, en particulier SilB.
Ces avancées significatives permettent de comprendre la relation entre la structure de SilE et sa fonction afin de préciser son rôle dans la pompe à efflux d’argent. La compréhension de la résistance bactérienne à l’argent est essentielle au développement de nouveaux composés pharmaceutiques à base d’argent. Déchiffrer ce système particulier de résistance bactérienne permet d’améliorer la compréhension globale des processus de résistance bactérienne et d’antibiorésistance.
Illustration – NMR solution structure of the six SilE-derived peptides in presence of Ag+
Références :
Chabert V., Hologne M., Sénèque O., Walker O., Fromm K. Alpha-helical folding of SilE models upon Ag(His)(Met) motif formation. Chemical Communications, 2018, 54 (74): 10419 – 10422. DOI : 10.1039/c8cc03784a.
Chabert V., Hologne M., Sénèque O., Crochet A., Walker O., Fromm K. Model peptide studies of Ag + binding sites from the silver resistance protein SilE. Chemical Communications, 2017, 53 (45) : 6105 – 6108. DOI : 10.1039/c7cc02630g.
Contact ISA : maggy.hologne{@}isa-lyon.fr
Cette recherche est issue du partenariat entre des chercheurs de l’université de Fribourg, spécialistes de chimie inorganique des métaux, du LCBM, spécialisé dans l’étude des métallopeptides et du groupe biophysique des systèmes complexes de l’ISA, experts en étude structurale et dynamique par RMN de systèmes biomoléculaires complexes.
Autre référence du groupe sur un système biomoléculaire complexe :
Nguyen M.-H., Martin M. , Kim H. , Gabel F. , Walker O., Hologne M*. Molecular recognition of ubiquitin and Lys63-linked diubiquitin by STAM2 UIM-SH3 dual domain: the effect of its linker length and flexibility. Scientific Reports, 2019, 9(1) :14645
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