Découverte de milliers de nouvelles protéines produites par le microbiome humain
Une nouvelle et étonnante étude menée par des scientifiques de l’université Stanford (États-Unis) a révélé que des milliers de petites protéines produites par des bactéries dans le microbiome humain n’avaient jamais été découvertes auparavant. Presque toutes ces protéines nouvellement décrites remplissent des fonctions inconnues dans le corps humain et les chercheurs suggèrent que leur découverte ouvre une nouvelle voie pour le développement futur de médicaments.
Selon Ami Bhatt, auteure principale de l’étude publiée cette semaine :
Il est extrêmement important de comprendre l’interface entre les cellules humaines et le microbiome. Comment communiquent-ils ? Comment les souches de bactéries se protègent-elles des autres souches ? Ces fonctions sont susceptibles d’être trouvées dans de très petites protéines, qui peuvent être plus susceptibles d’être sécrétées à l’extérieur de la cellule que les protéines plus grandes.
Ces minuscules protéines ont traditionnellement été ignorées par les chercheurs en raison des difficultés fondamentales à les détecter. Leur longueur est généralement inférieure à 50 acides animés et ils remplissent très probablement des fonctions de communication essentielles entre les souches bactériennes et les hôtes qu’ils habitent. Pour traquer ces petites protéines de signalisation, les chercheurs se sont focalisés sur les génomes bactériens.
Toujours selon Bhatt :
Le génome bactérien est comme un livre avec de longues chaînes de lettres, dont certaines seulement codent l’information nécessaire à la fabrication des protéines. Traditionnellement, nous identifions la présence de gènes codant pour les protéines dans ce livre en recherchant des combinaisons de lettres qui indiquent les signaux » start » et » stop » que les gènes alternes sont. Cela fonctionne bien pour les protéines de plus grande taille. Mais plus la protéine est petite, plus il est probable que cette technique donne un grand nombre de faux positifs qui rendent les résultats ambigus.
À l’aide d’une nouvelle approche informatique, les chercheurs ont effectué une étude génomique comparative qui a révélé plus de 4 000 familles de protéines, dont la majorité n’avait jamais été identifiée auparavant. Le volume de la découverte a surpris l’équipe de recherche, qui s’attendait à trouver peut-être quelques centaines de nouvelles chaînes de petits gènes codant pour de petites protéines, plutôt que des milliers.
L’étude offre des hypothèses quant à la fonction de certaines de ces familles de petites protéines, en fonction de leur voisinage génomique, de leur prévalence dans certains sites du corps humain et d’autres facteurs. Par exemple, certaines des familles de petites protéines partagent des traits génétiques avec des protéines déjà découvertes et connues pour améliorer la résistance aux antibiotiques.
Cette étude offre un récapitulatif complet des 4 539 familles de petites protéines découvertes, servant essentiellement de nouveau grand catalogue pour les recherches futures. L’étape suivante consiste à commencer à comprendre leurs fonctions mécaniques, ouvrant la voie à de nouveaux antibiotiques ou d’autres médicaments à usage thérapeutique humain.
Selon Bhatt :
Les petites protéines peuvent être synthétisées rapidement et pourraient être utilisées par les bactéries comme commutateurs biologiques pour passer d’un état fonctionnel à un autre ou pour déclencher des réactions spécifiques dans d’autres cellules. Elles sont également plus faciles à étudier et à manipuler que les protéines plus grosses, ce qui pourrait faciliter le développement de médicaments. Nous pensons qu’il s’agit d’un nouveau domaine de la biologie à étudier.
L’étude publiée dans Cell : Large-Scale Analyses of Human Microbiomes Reveal Thousands of Small, Novel Genes et présentée sur le site du Stanford Medicine : Human microbiome churns out thousands of tiny novel proteins.