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Une meilleure compréhension du métabolisme énergétique des bactéries grâce à la découverte d'une nouvelle structure protéique


​​Une collaboration de chercheurs impliquant le CEA-Irig a décrit un nouveau module structural au cœur du métabolisme énergétique bactérien. Cette découverte, publiée dans Nature Structural and Molecular Biology, ouvre la voie à de nouvelles applications biotechnologiques.

Publié le 3 septembre 2025

​Des chercheurs du CEA-Irig/IBS, en collaboration avec le CNRS Biologie/LCB (Laboratoire de chimie bactérienne de Marseille), se sont intéressés à des enzymes appelées oxydoréductases. Ces dernières jouent un rôle indispensable puisqu'elles servent à la conversion et au transfert d'énergie dans les cellules. Apparues dès les origines de la vie sur Terre, il s'agit généralement de métalloprotéines qui contiennent un ou plusieurs ions métalliques essentiels à leur fonction catalytique. Paradoxalement, malgré leur diversité, ces enzymes reposent en réalité sur un nombre limité de modules structuraux, dont l'inventaire est encore loin d'être complet. 

Découverte d'un nouveau modèle structural

En combinant des approches de bioinformatique à des techniques de pointe de biologie structurale, les scientifiques ont pu identifier un nouveau module structurel : une étonnante structure tubulaire qui connecte des oxydoréductases à la membrane de la bactérie et ainsi à des quinones (des petites molécules membranaires qui sont de véritables connecteurs électrochimiques essentiels pour le transfert d'énergie dans les cellules). Ce modèle structural est décrit pour une métalloenzyme impliquée dans le métabolisme du carbone chez la bactérie du sol Bacillus subtilis, catalysant la conversion du formiate en dioxyde de carbone.​

Figure : Organisation structurale du complexe formiate déshydrogénase chez la bactérie Bacillus subtilis révélée par cryo-microscopie électronique. Les sous-unités catalytiques (en gris) s'assemblent autour d'un tube central formé par quatre sous-unités entrelacées (en bleu) terminées par le domaine HMP (en orange), assurant le lien avec la membrane et les quinones. Les analyses bio-informatiques révèlent que ce type d'architecture est partagé par au moins trois autres familles d'oxydoréductases chez divers micro-organismes.© CNRS / Axel Magalon ​

En résumé, cette étude révèle un mécanisme inédit d'ancrage des oxydoréductases à la membrane, au cœur du métabolisme énergétique microbien. Elle a été obtenues grâce aux avancées dans l'analyse métagénomique (l'étude de l'ensemble des acides nucléiques des microorganismes présents dans un échantillon environnemental).


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