Les chercheurs ressuscitent le gène éteint dans les plantes ayant des implications majeures pour le développement de médicaments

Des chercheurs de la Northeastern University ont ressuscité un gène végétal éteint, faisant reculer l’horloge évolutive pour ouvrir la voie à suivre pour le développement et la découverte de nouveaux médicaments.

Plus précisément, l’équipe, dirigée par Jing-Ke Weng, professeur de chimie, de biologie chimique et de bio-ingénierie dans le nord-est, a réparé un gène défunt dans la plante de tabac coyote.

Dans un nouvel article, ils détaillent leur découverte d’un type de peptide cyclique auparavant inconnu, ou mini-protéine, appelé Nanamin qui est facile à bio-ingénieur, ce qui en fait “une plate-forme avec un énorme potentiel de découverte de médicaments”, dit Weng. Le document est publié dans la revue Actes de l’Académie nationale des sciences.

“Il fournira aux biologistes chimiques d’autres outils pour développer de nouveaux traitements contre le cancer à base de peptides, pour découvrir de nouveaux antibiotiques et également pour les applications agricoles pour la défense contre les agents pathogènes et les insectes”, explique Weng.

Les plantes ont conduit d’innombrables innovations dans la découverte et le développement de nouveaux médicaments. Cependant, Weng dit qu’il y a eu un virage plus récent vers des composés synthétisés par l’homme qui ne sont pas aussi efficaces que l’utilisation du processus évolutif naturel d’une plante.

“Si vous commencez avec des composés aléatoires, il est en fait assez difficile de le faire prendre de la drogue”, explique Weng. “L’évolution pendant des centaines de millions d’années a fait son travail, donc très probablement Nanamin et ses analogues jouent déjà certains rôles dans la nature. Nous tirons simplement parti de cela et utilisons cela pour la découverte de médicaments.”

C’est là que les peptides cycliques offrent une opportunité. Composés de courtes chaînes d’acides aminés, les peptides cycliques sont très petits et presque sur mesure pour une utilisation dans le développement de médicaments.

“Les peptides cycliques sont beaucoup plus petits, donc c’est comme un médicament à petite molécule mais a les caractéristiques chimiques d’une protéine. Vous pouvez également l’ingénierie”, explique Weng. “Nous pouvons facilement générer une bibliothèque qui produit des millions de ces peptides qui peuvent être utilisés pour le dépistage des médicaments.”

L’Institut de Weng pour l’interface végétale-humaine a précédemment découvert que des peptides cycliques existent dans les plantes, ce qui l’a amené au tabac coyote, qui est commun dans l’ouest des États-Unis. Alors que Weng et son équipe se plongeaient dans le code génétique de cette plante, ils ont découvert un pseudogène qui n’était plus fonctionnel.

Ce gène particulier avait précédemment codé la nanamine peptidique cyclique dans le tabac coyote, mais au fil du temps, en raison de mutations adaptatives, elle s’était estompée dans le passé évolutif. Mais cela n’a pas empêché Weng et son équipe.

Ils ont constaté que ce gène existait toujours dans les espèces végétales apparentées et, en utilisant une nouvelle méthode appelée résurrection du gène moléculaire, a cloné le gène et corrigé la mutation.

“À notre grande surprise, nous avons pu récupérer la fonction ancestrale de ce gène”, explique Weng. “Nous essayons de jouer le processus qui, autrement, prendrait des dizaines de millions d’années pour se produire naturellement, pour pouvoir le faire en quelques mois ou années dans un laboratoire.”

Au-delà de la ressusciation d’un gène éteint, Weng affirme que leurs recherches prouvent la viabilité des peptides cycliques, et de la nanamine spécifiquement, comme fondement d’un certain nombre d’utilisations nouvelles.

La taille et la mutabilité chimique de Nanamin en font un atout pour découvrir de nouveaux médicaments; Weng et son laboratoire l’utilisent déjà pour découvrir de nouveaux médicaments pour le traitement du cancer. Cependant, ses utilisations s’étendent également à l’agriculture, dit-il.

En 2024, son laboratoire a commencé une collaboration avec Bayer Crop Science et ils utilisent des peptides cycliques pour développer des traits anti-insectes dans les cultures de maïs et de haricots. La facilité avec laquelle ils peuvent être facilement codés et transplantés dans les cultures de leur usine hôte d’origine est une nouvelle approche pour construire la résilience des cultures dans un climat changeant.

Plus largement, plonger dans la génétique et les traits chimiques du tabac coyote a aidé les chercheurs à “capturer l’évolution en action” d’une manière qui pourrait nous aider à comprendre et à apprécier les plantes que nous marchons presque tous les jours, explique-t-il.

“Tout le style de vie des plantes est d’être un très bon chimiste”, explique Weng. “Ce sont des maîtres de la chimie. Ils doivent évoluer pour produire autant de composés que leurs langues uniques pour communiquer avec le monde extérieur.… C’est un exemple que nous découvrons ici.”

Cette histoire est republiée avec l’aimable autorisation de Northeastern Global News News.northeastern.edu.