L'importance du mécanisme de transglycosylation inversant l'anomère

Cette découverte ouvre la voie au développement de pesticides ciblés et respectueux de l'environnement qui pourraient protéger les cultures contre les maladies des plantes induites par Xanthomonas sans nuire aux organismes bénéfiques

Des scientifiques de Tokyo découvrent une enzyme qui pourrait conduire à des pesticides antibactériens pour le cannabis et d'autres cultures

L'enzyme joue un rôle essentiel dans la biosynthèse d'un composé utilisé par la bactérie pathogène Xanthomonas pour accélérer sa capacité à provoquer des maladies.

Feuille de marijuana de Tokyo
Adobe Stock
Tony Lange
2 août 2024
Des chercheurs japonais ont récemment identifié une enzyme qui pourrait conduire au développement de pesticides écologiques pour lutter contre un type de bactérie responsable de maladies nocives dans diverses cultures et plantes agricoles, dont le cannabis.

L'enzyme XccOpgD joue un rôle essentiel dans la synthèse d'un composé clé utilisé par les agents pathogènes du genre Xanthomonas pour accroître leur capacité à endommager les plantes, selon des scientifiques de l'Université des sciences de Tokyo , la plus grande université de recherche privée spécialisée en sciences au Japon. Leurs recherches ont été publiées le 19 juin dans le Journal of the American Chemical Society .

Xanthomonas est un genre de bactéries pathogènes qui provoque des maladies chez plus de 350 espèces de plantes, notamment la tache foliaire du cannabis, selon l'article de recherche « Comparative genomics of a cannabis pathogen reveal insight into the evolution of pathogenicity in Xanthomonas », publié dans Frontiers in Plant Science .

Selon les scientifiques de Tokyo, les espèces de Xanthomonas sont également connues pour affecter des cultures agricoles essentielles comme le riz, le blé et les tomates. Ces agents pathogènes des plantes accélèrent leur propagation en utilisant un composé appelé CβG16α ( α - 1,6 - β- 1,2 -glucohexadécaose cyclisé ) pour inhiber les mécanismes de défense des plantes. Or, XccOpgD , l'enzyme identifiée par l'équipe de l'Université des sciences de Tokyo, joue un rôle essentiel dans la biosynthèse de ce composé CβG16α .

L’équipe, qui comprenait également des scientifiques de l’ Institut de recherche alimentaire, du NARO et de l’Université de Niigata , a effectué des analyses biochimiques pour expliquer ce rôle.

Les scientifiques ont découvert que XccOpgD appartient à une nouvelle famille d'enzymes appelée glycoside hydrolase 186 (GH186), essentielle à la régulation des composants de la paroi cellulaire bactérienne. Cependant, contrairement aux enzymes GH186 précédemment identifiées, XccOpgD présente un mécanisme enzymatique inédit appelé transglycosylation par inversion d'anomère, selon l'équipe de recherche japonaise.

Tokyo Figure1
Masahiro Nakajima de l'Université des sciences de Tokyo

Les scientifiques ont identifié le composé cyclique comme étant CβG16α.

Qu'est-ce que cela signifie?
Le professeur associé Masahiro Nakajima de l'Université des sciences de Tokyo, qui a dirigé l'équipe de recherche, a expliqué l'importance du mécanisme de transglycosylation inversant l'anomère.

« Les réactions des enzymes GH typiques sont théoriquement classées en quatre types, selon la combinaison de la rétention ou de l'inversion, et de la réaction avec l'eau (hydrolyse) ou le sucre (transglycosylation). Cependant, une classification manque dans la longue histoire des recherches sur les enzymes associées aux glucides, et nous l'avons découverte », a-t-il déclaré dans un communiqué de presse du 31 juillet . « Cette avancée a été rendue possible par un environnement structural unique, ouvrant de nouvelles perspectives pour la glycosylation enzymatique. »

Cette découverte ouvre la voie au développement de pesticides ciblés et respectueux de l'environnement qui pourraient protéger les cultures contre les maladies des plantes induites par Xanthomonas sans nuire aux organismes bénéfiques, selon l'équipe de recherche.

« Nous attendons un concept de pesticide ciblant cet homologue enzymatique à l'avenir », a déclaré Nakajima. « Contrairement aux fongicides qui favorisent l'émergence de bactéries résistantes aux antibiotiques dans le sol, cibler cette enzyme pourrait potentiellement inhiber la pathogénicité sans provoquer de stérilisation. Les homologues enzymatiques identifiés dans cette étude pourraient servir de cibles thérapeutiques prometteuses basées sur la structure, offrant une solution potentielle au problème des bactéries résistantes aux antibiotiques. »

Les chercheurs espèrent que leur découverte de l’enzyme XccOpgD et de son rôle dans la biosynthèse de C β G16 α marque une avancée pour améliorer l’agriculture durable et la sécurité alimentaire mondiale.

L'équipe de recherche comprenait également Sei Motouchi de l'Université des sciences de Tokyo, le scientifique principal Shiro Komba de NARO et Hiroyuki Nakai de l'Université de Niigata.

Tokyo Figure2
Les scientifiques découvrent le rôle de XccOpgD dans l'amélioration de la pathogénicité de Xanthomonas.
Masahiro Nakajima de l'Université des sciences de Tokyo