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De nouvelles recherches menées par des scientifiques de l’université Rice mettent en lumière la manière dont les virus assurent leur survie en programmant précisément la libération de nouveaux virus. Cette découverte offre un nouveau cadre théorique pour comprendre ces phénomènes biologiques dynamiques.
La recherche, publiée dans le Journal de biophysique le 18 juillet, révèle également comment certains processus biologiques atteignent une précision remarquable malgré le recours à des événements aléatoires.
« Nos découvertes apportent un éclairage sur les mécanismes essentiels à la vie, des bactéries aux humains », a déclaré Anatoly Kolomeïskiprofesseur de chimie, de génie chimique et biomoléculaire et co-auteur de l’étude.
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L’équipe de recherche s’est concentrée sur la lyse cellulaire, le processus par lequel les virus provoquent l’éclatement des cellules bactériennes au moment opportun pour libérer de nouveaux virus. Ce timing précis, essentiel à la réplication virale, a intrigué les scientifiques pendant des années.
L’équipe de recherche a émis l’hypothèse que cette précision résulte de l’interaction entre deux processus aléatoires : l’accumulation de protéines holines, ou de petites protéines membranaires codées par des phages qui perméabilisent la membrane de l’hôte à un moment programmé, et la rupture de la membrane cellulaire.
Les chercheurs ont suggéré que le couplage déterminé de manière aléatoire entre ces processus biophysiques et biochimiques conduit à une annulation du bruit, permettant une synchronisation précise.
Pour tester leur hypothèse, les chercheurs ont développé un modèle mathématique pour analyser la dynamique des protéines holines. Ils ont comparé leurs calculs avec des données expérimentales provenant de virus normaux et mutés, examinant comment ces protéines s’accumulent et déclenchent l’éclatement des cellules.
Leur analyse a révélé que la synchronisation précise est obtenue en maximisant le nombre de protéines holines dans la membrane tout en maintenant une distribution étroite. Cet équilibre garantit que la lyse cellulaire se produit au moment optimal malgré le caractère aléatoire sous-jacent des processus impliqués.
« Les études précédentes n’avaient pas exploré cette interaction spécifique entre l’accumulation de protéines et l’éclatement des cellules, ce qui rend les découvertes de l’équipe particulièrement significatives », a déclaré Kolomeisky.
Les prédictions théoriques des chercheurs concordent étroitement avec les observations expérimentales des virus sauvages et mutés. Ils ont découvert que les virus sauvages parviennent à un timing précis en équilibrant l’entrée et la sortie des protéines holines dans la membrane, tandis que les virus mutés ne parviennent pas à maintenir cet équilibre.
La recherche met également en évidence la manière dont les systèmes biologiques peuvent obtenir des résultats précis au travers de processus apparemment chaotiques, et elle offre un aperçu plus large de la manière dont d’autres processus biologiques peuvent être contrôlés. En comprenant ces mécanismes de synchronisation, les scientifiques peuvent en apprendre davantage sur les processus vitaux fondamentaux et développer des moyens innovants pour lutter contre les infections bactériennes.
La recherche souligne également l’équilibre complexe que la nature peut atteindre, garantissant que les processus vitaux se produisent avec une précision remarquable même lorsqu’ils sont influencés par des processus aléatoires, a déclaré Anupam Mondal, co-auteur de l’article et chercheur postdoctoral à l’Université de Californie à Berkeley. Centre de physique biologique théorique (CTBP).
« Le travail de l’équipe constitue une étape vers une meilleure compréhension des mécanismes détaillés de la lyse cellulaire, révélant que la précision de la nature émerge souvent de l’interaction du hasard et de la régulation », a déclaré Mondal.
Référence : Mondal A, Teimouri H, Kolomeisky AB. Mécanismes moléculaires de la synchronisation précise de la lyse cellulaire. Biophysical Journal. 2024 : S0006349524004478. doi : 10.1016/j.bpj.2024.07.008
Cet article a été republié à partir du suivant matériaux. Remarque : le contenu et la longueur du document peuvent avoir été modifiés. Pour plus d’informations, veuillez contacter la source citée. Notre politique de publication des communiqués de presse est accessible ici.
2024-07-19 12:09:04
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