Découverte d’une Protéine Géante : Une Révolution dans l’Étude des Algues Marines
Une avancée majeure dans la biologie marine
Des chercheurs de l’Institut océanographique Scripps de l’UC San Diego ont fait une découverte fascinante en étudiant la manière dont certaines algues marines produisent des toxines complexes. Ils ont identifié la plus grande protéine jamais répertoriée dans le domaine biologique, ce qui pourrait ouvrir la voie à de nouvelles avancées dans le développement de médicaments et de matériaux innovants.
La découverte de PKZILLA-1
En examinant le fonctionnement de l’algue Prymnesium parvum, responsable de la mort massive de poissons, les scientifiques ont mis au jour une protéine qu’ils ont nommée PKZILLA-1. « C’est l’Everest des protéines », a déclaré Bradley Moore, chimiste marin et auteur principal de l’étude. PKZILLA-1 est 25 % plus volumineuse que la titine, la protéine précédemment la plus grande, qui se trouve dans les muscles humains.
Une étude révélatrice
L’étude, publiée dans la revue Science et financée par les Instituts nationaux de la santé et la Fondation nationale des sciences, a mis en lumière non seulement PKZILLA-1, mais aussi une autre protéine géante, PKZILLA-2. Ces protéines sont essentielles à la production de prymnésine, la toxine complexe de l’algue. En outre, les chercheurs ont identifié des gènes de grande taille qui fournissent à Prymnesium parvum les instructions nécessaires à la fabrication de ces protéines.
Amélioration de la surveillance des algues nuisibles
La découverte des gènes responsables de la production de prymnésine pourrait transformer les méthodes de surveillance des proliférations d’algues nuisibles. En ciblant les gènes plutôt que les toxines elles-mêmes, il serait possible de détecter les blooms avant qu’ils ne causent des dommages. Timothy Fallon, chercheur postdoctoral, a souligné que cette approche permettrait d’anticiper les proliférations d’algues.
Une compréhension approfondie des mécanismes de production
L’identification des protéines PKZILLA-1 et PKZILLA-2 a également révélé le processus complexe par lequel l’algue assemble ses toxines. Cette compréhension pourrait être précieuse pour les scientifiques cherchant à synthétiser de nouveaux composés à des fins médicales ou industrielles. « Comprendre comment la nature a évolué pour produire ces molécules chimiques nous permet d’appliquer ces connaissances à la création de produits utiles », a ajouté Moore.
Impact environnemental des algues dorées
Prymnesium parvum, connue sous le nom d’algue dorée, est un organisme unicellulaire présent dans les eaux douces et salées du monde entier. Les proliférations d’algues dorées sont souvent liées à des mortalités massives de poissons, comme en 2022, où une bloom a causé la mort de 500 à 1 000 tonnes de poissons dans le fleuve Oder, à la frontière entre la Pologne et l’Allemagne. Ce microorganisme peut également perturber les systèmes aquacoles dans des régions allant du Texas à la Scandinavie.
Les défis des toxines marines
La prymnésine fait partie d’un groupe de toxines appelées polyéthers polykétides, qui incluent des toxines bien connues comme la brevetoxine B, responsable des marées rouges en Floride, et la ciguatoxine, qui affecte les poissons de récif dans le Pacifique Sud et les Caraïbes. Ces toxines sont parmi les plus grandes et les plus complexes de la biologie, et leur production par les microorganismes reste un défi pour les chercheurs.
Méthodologie de recherche innovante
Depuis 2019, Moore et son équipe ont entrepris de comprendre la production de prymnésine à un niveau biochimique et génétique. En séquençant le génome de l’algue dorée, ils ont cherché les gènes impliqués dans la production de la toxine. Les méthodes traditionnelles n’ayant pas donné de résultats, l’équipe a utilisé des techniques de recherche génétique plus adaptées à la détection de gènes de grande taille.
Une découverte marquante
Une fois les gènes PKZILLA-1 et PKZILLA-2 identifiés, l’équipe a analysé les protéines qu’ils produisent. Ils ont été surpris par la taille des protéines, avec PKZILLA-1 atteignant une masse record de 4,7 mégadaltons. Des tests supplémentaires ont confirmé que ces protéines géantes sont effectivement produites par l’algue dorée.
Perspectives d’avenir
Les découvertes concernant les gènes PKZILLA pourraient permettre une surveillance plus efficace des proliférations d’algues dorées, en utilisant des tests similaires aux tests PCR utilisés pendant la pandémie de COVID-19. Cela pourrait améliorer la préparation et permettre une étude plus approfondie des conditions favorisant ces blooms.
Les chercheurs espèrent appliquer les techniques de dépistage non conventionnelles utilisées pour identifier les gènes PKZILLA à d’autres espèces produisant des toxines polyéther. Si d’autres gènes de toxines peuvent être identifiés, cela ouvrirait la voie à des possibilités de surveillance génétique pour d’autres blooms d’algues toxiques ayant un impact significatif à l’échelle mondiale.
