Une nouvelle étude sur la lactylation des protéines et la régulation métabolique révèle de nouveaux aspects de la biologie de Toxoplasma gondii

Contexte : Toxoplasma gondii est un parasite protozoaire présent dans le monde entier, infectant plus de 30% de la population humaine. T. gondii provoque la toxoplasmose, une zoonose largement répandue. Ce parasite a un cycle de vie complexe, comprenant des phases sexuées et asexuées, principalement dans les tissus des hôtes définitifs félins et des hôtes intermédiaires (animaux à sang chaud). T. gondii peut causer des symptômes graves, voire mortels, chez les individus immunodéprimés et les fœtus en développement. Bien que les traitements existants, tels que l’azithromycine, la pyriméthamine et la spiramycine, inhibent certaines activités de T. gondii, ils ne sont généralement efficaces que contre les tachyzoïtes à réplication rapide, mais pas contre les bradyzoïtes à croissance lente, et sont souvent associés à une toxicité cellulaire chez l’hôte. Par conséquent, une meilleure compréhension des caractéristiques biologiques de T. gondii pourrait aider à identifier de nouvelles cibles médicamenteuses pour améliorer l’efficacité du traitement.

Source de l’étude : Cette étude a été réalisée par une équipe de recherche de l’Université agricole de Shenyang, comprenant le Laboratoire clé du Ministère de l’Éducation sur les maladies animales infectieuses du Nord-Est et l’Unité de recherche sur les mécanismes pathogènes des maladies parasitaires zoonotiques de l’Académie chinoise des sciences médicales. L’article a été publié en 2023 dans “Genomics, Proteomics & Bioinformatics”.

Contenu et méthodes de recherche :

1. Méthodes de recherche :

   • Pour comprendre la lactylation des protéines chez T. gondii, l’équipe a d’abord analysé le lysat cellulaire total des tachyzoïtes en phase de réplication rapide par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem (LC-MS/MS) pour vérifier les protéines lactylées.
   • L’immunofluorescence (IFA) et le Western blotting ont été utilisés pour vérifier la distribution des protéines lactylées dans les souches RH et ME49 de T. gondii.
   • Au total, 1964 sites de lactylation sur 955 protéines ont été identifiés dans trois expériences, vérifiant l’exactitude et la reproductibilité des données de spectrométrie de masse.
   • Les protéines lactylées ont été annotées selon l’ontologie des gènes (GO), analysées pour l’enrichissement des voies KEGG et leur localisation subcellulaire.

2. Principaux résultats expérimentaux :

   • Les protéines lactylées sont largement distribuées dans plusieurs compartiments subcellulaires de T. gondii, principalement concentrées dans le noyau, le cytoplasme et les mitochondries, impliquées dans divers processus biologiques tels que le métabolisme cellulaire, la liaison aux protéines et la transduction du signal.
   • L’analyse d’enrichissement des voies KEGG a montré que les protéines lactylées sont principalement enrichies dans les voies métaboliques centrales, telles que le splicéosome, la biosynthèse des aminoacyl-ARNt, la glycolyse, le cycle de l’acide citrique (cycle TCA) et la phosphorylation oxydative.
   • L’analyse des motifs des séquences de protéines lactylées a révélé que la méthionine (M), l’alanine (A) et la lysine (K) apparaissent fréquemment en amont des sites de lactylation, tandis que l’alanine (A), la glycine (G) et la lysine (K) sont enrichies en aval.

3. Recherche et analyse approfondies :

   • Pour mieux comprendre la fonction biologique de la lactylation, l’équipe a exploré le rôle des protéines lactylées dans la régulation de la transcription et de l’expression des gènes. Une attention particulière a été portée aux protéines lactylées en relation avec les protéases à marée, le complexe Actine-Myosine, et certaines enzymes clés comme la phosphofructokinase II (PFKII) et la lactate déshydrogénase (LDH).
   • Les résultats de l’immunoprécipitation de la chromatine suivie du séquençage (ChIP-Seq) avec des anticorps spécifiques aux histones lactylées ont montré le rôle de H4k12la et H3k14la dans la régulation génique de Toxoplasma.
   • Dans le domaine de la régulation épigénétique, l’étude a mis en évidence 17 sites de lactylation sur les histones H2a.z, H2b.z, H3 et H4.

4. Importance et valeur de la recherche :

   • Cette étude a cartographié pour la première fois le lactylome de T. gondii, révélant le rôle central de la lactylation dans la biologie et la régulation du métabolisme énergétique de ce parasite.
   • Les protéines lactylées participent largement à plusieurs processus biologiques clés, y compris le métabolisme énergétique, la transduction du signal et le traitement de l’ARN, constituant une base importante pour la découverte de nouvelles cibles médicamenteuses antiparasitaires.
   • L’étude suggère que la lactylation pourrait avoir un impact profond sur divers aspects de la croissance, du développement et de la régulation métabolique de T. gondii, en particulier sur le métabolisme énergétique du parasite dans certaines conditions physiologiques.

Résumé : Cette étude, à travers une analyse complète, a découvert que la lactylation est largement présente dans les protéines de T. gondii, participant à de nombreux processus métaboliques importants et à la régulation de la transcription génique. Les résultats offrent une nouvelle perspective pour le traitement de la toxoplasmose et posent une base solide pour les recherches futures. À l’avenir, une meilleure compréhension des mécanismes de régulation de la lactylation pourrait conduire au développement de nouveaux médicaments efficaces contre la toxoplasmose.