Une étude, dont les résultats intitulés «Crystal structure of the transcriptional repressor DdrO: insight into the metalloprotease/repressor-controlled radiation response in Deinococcus» ont été publiés dans la revue Nucleic Acids Research, a permis de résoudre la structure 3D d’un régulateur clé pour la radiotolérance chez Deinococcus et, dans la foulée, a permis de décrire un mécanisme moléculaire original de levée de répression qui conduit à la réparation de l’ADN en cas de stress environnemental sévère.

Rappelons tout d'abord que «les bactéries du genre Deinococcus sont des organismes extrêmement tolérants aux radiations ionisantes et à certains stress environnementaux»: par exemple, elles supportent «des doses de radiation de l’ordre de 5000 Gy (Gray) alors que 200 Gy est une dose létale pour la plupart des bactéries et qu’une exposition de 5 à 10 Gy seulement suffit pour tuer les cellules humaines».

Pour sa part, cette étude a «élucidé la structure 3D du répresseur DdrO qui contrôle la réponse aux radiations et à d’autres agents qui endommagent l’ADN chez la bactérie radiotolérante Deinococcus deserti» et, dans la foulée, cette structure «a permis de décrypter le mécanisme moléculaire qui orchestre la réparation de l’ADN quand la bactérie est soumise à un stress radiatif ou autre stress environnemental sévère tel que la dessiccation ou l’exposition aux rayons UV».

Concrètement, «le répresseur DdrO possède 2 domaines interdépendants: un domaine N-terminal, classique, qui interagit directement avec l’ADN, et un domaine C-terminal qui présente un nouveau repliement et qui est la cible de l’enzyme sentinelle IrrE», une métalloprotéase dont la fonction est de couper une liaison peptidique précise, le domaine C-terminal étant «nécessaire pour la formation de dimères de DdrO qui peuvent se fixer à l’ADN et ainsi réprimer les gènes cibles».

En conditions standard, la protéase IrrE est au repos, tandis que lorsque «la bactérie est soumise à un stress, l’enzyme est activée et coupe le répresseur qui ne peut plus se fixer à l’ADN». Alors, la cellule produit «un pool de protéines qui va réparer les nombreux dommages de l’ADN», un «travail de couturières» qui conduit à la survie des cellules.

Chez les Deinococcus, la métalloprotéase IrrE et le répresseur DdrO «forment un tandem performant de protéines», qui «appartiennent respectivement à la famille des métalloenzymes COG2856 et des régulateurs XRE». En fait, «ces paires de protéines se retrouvent chez de nombreuses bactéries, environnementales, pathogènes ou utilisées dans l’industrie où elles sont actuellement peu caractérisées».

Alors que «certains couples contrôlent la production de phages virulents qui tuent les bactéries, notamment Streptococcus thermophilus utilisée dans l’industrie laitière», les chercheurs soupçonnent aussi «ce type de couple d’être à l’origine de la genèse de toxines qui induiraient la dormance de bactéries pathogènes devenant de fait tolérantes aux antibiotiques». Il en découle que la connaissance des clés «du mécanisme moléculaire orchestré par IrrE et DdrO chez les Deinocoques ouvre la voie à des stratégies pour contrecarrer les effets néfastes dus à des paires de protéines similaires».