Décembre 2010
À quelle vitesse les bactéries peuvent-elles se développer ? Cela dépend.
Les données de protéomique valident le modèle de croissance bactérienne
Les données de protéomique du PNNL ont permis aux scientifiques de cartographier l’abondance de 900 protéines identifiées dans le E. coli de type sauvage par rapport au E. coli qui avait été adapté pour croître sur un milieu de lactate ou de glycérol. Agrandir l’image
Résultats : La recherche protéomique au Pacific Northwest National Laboratory aide à valider un modèle métabolique bactérien et donne un aperçu des protéines clés et des voies métaboliques essentielles pour encourager et décourager la croissance bactérienne dans un environnement changeant.
Pourquoi c’est important : Les bactéries sont parmi les organismes qui se reproduisent le plus rapidement au monde, doublant toutes les 4 à 20 minutes. Certaines bactéries à croissance rapide, comme les souches pathogènes d’E. coli, peuvent nous rendre malades et nous tuer ; d’autres bactéries présentes dans un environnement souterrain peuvent être utilisées pour immobiliser les contaminants chimiques, empêchant ainsi leur déplacement dans les eaux souterraines et tout impact négatif associé sur les écosystèmes. Mais que les bactéries soient nuisibles ou utiles, les scientifiques doivent pouvoir prédire de manière fiable comment elles vont se reproduire et se développer dans un environnement particulier.
Le chercheur de renommée internationale Bernhard Palsson et d’autres chercheurs de l’Université de Californie San Diego ont dirigé une équipe de scientifiques du PNNL, de l’Université d’Heidelberg et du Centre allemand de recherche sur le cancer pour étudier comment les bactéries E. coli ont changé et évolué d’un environnement à l’autre en laboratoire. L’équipe a ensuite comparé les données protéomiques, génomiques et métaboliques de l’étude avec un modèle computationnel de croissance bactérienne.
Méthodes : L’une des informations clés était les données générées en utilisant la capacité unique de protéomique à haut débit de l’EMSL, une installation d’utilisateur scientifique du Département de l’énergie située au PNNL. En utilisant la chromatographie liquide à haute performance couplée à la spectrométrie de masse, l’équipe a recueilli des données sur la façon dont les bactéries modifiaient leur profil protéique au fur et à mesure de leur croissance et de leur reproduction dans différents milieux. Les scientifiques ont constaté que les données et le modèle étaient corrélés à un degré surprenant (plus de 98 % dans certains cas), validant ainsi la capacité du modèle à prédire la croissance des bactéries E. coli dans des conditions spécifiques.
Pouvoir modéliser la croissance d’E. coli aidera les scientifiques à commencer à développer des modèles métaboliques fiables pour d’autres organismes plus complexes. Ce travail fournira également des indications clés sur les meilleures façons d’intégrer différents ensembles de données complexes pour prédire plus précisément comment les organismes répondent à leur environnement au niveau moléculaire.
Quoi de neuf : Le développement de modèles biologiques aidera les scientifiques à comprendre comment les organismes modifient leur patrimoine génétique et l’expression des gènes et des protéines, afin que les ingénieurs puissent mieux utiliser les organismes biologiques pour améliorer notre environnement et notre santé.
Remerciements : Une partie de ce travail a été réalisée à l’EMSL en utilisant des capacités développées avec le soutien du National Institutes of Health National Center for Research Resources et du DOE Office of Biological and Environmental Research. Ces travaux ont également été financés en partie par une bourse Fulbright et des subventions de la National Science Foundation et des National Institutes of Health. L’équipe du PNNL comprenait Kim Hixson, Ashoka Polpitiya, Josh Adkins, Sam Purvine, Daniel Lopez-Ferrer et Dick Smith.