Les métaux dits biologiques sont nécessaires à la vie mais peuvent aussi être toxiques à forte concentration. La régulation de la concentration intracellulaire en métal (appelé homéostasie) est donc un processus indispensable chez tous les êtres vivants. En situation de carence, les bactéries ont développé des systèmes enzymatiques permettant la production de molécules appelées métallophores, piégeant et assurant le transport des métaux dans les cellules. Il est nécessaire d'ajuster rapidement la production de ces métallophores à la concentration extracellulaire en métal, afin d'éviter une pénurie ou au contraire une surcharge.
Des chercheurs du CEA-Biam, du CNRS et de l’Université Aix-Marseille , en collaboration avec des chimistes de l'Institut Max Mousseron , ont mis en évidence un mécanisme original de régulation enzymatique de la synthèse de métallophores chez la bactérie Staphylococcus aureus qui dépend de la concentration et de la nature des métaux.
La protéine CntM catalyse la dernière étape de la production de staphylopine, un métallophore à large spectre qui permet l'acquisition de métaux divalents essentiels (Mn, Fe, Co, Ni, Cu et Zn). CntM assure la condensation d'un intermédiaire de voie (xNA) avec une molécule de pyruvate. La synthèse chimique de cet intermédiaire a non seulement contribué à la caractérisation structurale de la protéine CntM, mais également permis de mettre à jour une curieuse régulation enzymatique. En effet, les chercheurs ont constaté que les métaux exerçaient des effets divers et parfois antagonistes sur la réaction catalysée par CntM : le zinc et le cuivre activent l’enzyme à faible concentration mais l’inhibent à forte concentration, alors que le manganèse est seulement un activateur et que le cobalt ou le nickel sont seulement des inhibiteurs.
Les auteurs de l'étude proposent un modèle dans lequel l'affinité relative d'un métal sur substrat et sur l'enzyme contrôle l'activation, l'inhibition ou les deux en fonction de la concentration du métal. Cette régulation métal-dépendante d'une enzyme productrice de métallophore pourrait également avoir lieu in vivo contribuant ainsi à l'adaptation de la production de métallophore à la concentration intracellulaire en métaux.
Ainsi est mise à jour une voie originale d’adaptation au besoin de la chasse aux métaux à laquelle se livrent les bactéries, entre appétit et satiété. C’est également la perspective de définir de nouvelles méthodes de ciblage de bactéries pathogènes, susceptible d’ouvrir vers de nouvelles classes d’antibiotiques.