Molécules de l’âge de pierre ressuscitées à partir d’une ancienne plaque dentaire

Dans une étude révolutionnaire, les scientifiques ont reconstruit d’anciens génomes bactériens de la plaque dentaire humaine et néandertalienne, découvrant des métabolites auparavant inconnus appelés paléofuranes, offrant des informations précieuses sur la santé et la nutrition des premiers hominins.

La reconstruction des génomes bactériens récupérés à partir de la plaque calcifiée de restes humains et néandertaliens a offert de nouvelles informations sur les métabolites bactériens du Pléistocène jusque-là non décrits, rapportent les chercheurs. L’approche élargit la capacité des chercheurs à étudier les produits naturels microbiens, qui se limitaient autrement à l’étude des bactéries vivantes.

Les petites molécules bioactives produites par les microbes, souvent appelées produits naturels, ont été une source importante de divers composés fonctionnels pour l’industrie et la médecine, y compris de nombreux antimicrobiens. Caractériser les produits naturels codés dans les grappes de gènes biosynthétiques (BGC) autrefois produits par le microbiote de l’ancien microbiome fournirait des informations précieuses sur des métabolites jusque-là inconnus, ainsi que sur leur rôle dans la nutrition et la santé des premiers hominidés.

En utilisant de l’ADN ancien, les biochimistes ont réussi à produire des molécules – les paléofuranes (ici sous forme de poudre). Crédit : Anna Schroll/Leibniz-HKI

Bien que les progrès récents de la paléogénomique aient éclairé la diversité génomique passée chez l’homme, les fonctions et les capacités de biosynthèse de ce paléome en croissance rapide restent insaisissables.

Martin Klapper et ses collègues ont recherché des grappes de gènes biosynthétiques dans des ensembles de données métagénomiques extraites de la plaque dentaire calcifiée, ou tartre dentaire, d’anciens restes humains et néandertaliens couvrant environ les 100 000 dernières années.

Ils ont reconstruit 459 génomes bactériens assemblés par métagénome (MAG). Certains des MAG avaient plus de 90 000 ans de plus que les MAG reconstruits les plus anciens. Dans cet échantillon, Klapper et coll. a découvert une bactérie de l’ère du Pléistocène jusque-là non décrite

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>species within the genus Chlorobium, which contained a BGC shared by seven Middle and Upper Paleolithic individuals.

Microbes are Nature’s greatest chemists, and by studying the genomes of ancient bacteria, it may be possible to discover new uses for very old molecules. Credit: Werner Siemens Foundation, Felix Wey

Using heterologous expression techniques to reconstruct the biosynthetic action of these ancient BGCs, the authors found that they produced previously unreported metabolites, namely 5-alkylfuran-3-carboxylic <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>acid products that the authors dub paleofurans.

According to the authors, the findings demonstrate the paleobiotechnological approach’s potential in future natural product exploration in ancient metagenomes.

“By merging metagenomics, genome mining, gene synthesis, and metabolic analyses with the field of [ancient <span class="glossaryLink" aria-describedby="tt" data-cmtooltip="

” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>DNA] recherche, nous traçons une voie pour la découverte d’anciens produits naturels afin d’obtenir des informations évolutives sur leur formation et leur origine, ainsi que pour informer leurs futures applications potentielles », écrit Klapper et coll.

Pour en savoir plus sur cette recherche, voir Biochemists “Revive” Stone Age Molecules From Ancient DNA.

Référence : « Produits naturels issus de génomes bactériens reconstruits du Paléolithique moyen et supérieur » par Martin Klapper, Alexander Hübner, Anan Ibrahim, Ina Wasmuth, Maxime Borry, Veit G. Haensch, Shuaibing Zhang, Walid K. Al-Jammal, Harikumar Suma, James A. Fellows Yates, Jasmin Frangenberg, Irina M. Velsko, Somak Chowdhury, Rosa Herbst, Evgeni V. Bratovanov, Hans-Martin Dahse, Therese Horch, Christian Hertweck, Manuel Ramon González Morales, Lawrence Guy Straus, Ivan Vilotijevic, Christina Warinner et Pierre Stallforth, le 4 mai 2023, Science.
DOI : 10.1126/science.adf5300