L’hygromycine B est un antibiotique utilisé dans le clonage recombinant pour sélectionner des cellules qui ont été transformées avec une séquence d’ADN souhaitée. Il agit pour tuer les cellules sensibles non transformées en inhibant la synthèse des protéines. Ce composé peut être utilisé dans des cultures de cellules bactériennes, fongiques, végétales et de mammifères. Produite par l’actinomycète terrestre Streptomyces hygroscopicus, l’hygromycine B est également ajoutée aux matières premières du poulet et du porc pour les empêcher d’être infestées par des parasites tels que des vers.
Les actinomycètes sont un type de bactéries qui sont des habitants communs du sol. Ils produisent une variété de produits naturels qui sont toxiques pour d’autres organismes pour les aider à rivaliser et à survivre dans le sol. De nombreux types différents d’antibiotiques ont été isolés de ces organismes, y compris la streptomycine et l’actinomycine. L’hygromycine B a été découverte en 1953. Bien que toxique pour l’homme, ses premières utilisations ont été d’augmenter la nourriture des volailles et des porcs pour prévenir l’infestation par les vers.
L’hygromycine B est un exemple de la classe des antibiotiques aminosides. Il est composé de sucres contenant des groupes amino. Plusieurs types de bactéries se sont avérées résistantes à cet antibiotique. Cette résistance est activée par le transfert d’un groupement phosphate à un groupement hydroxyle-OH- sur la molécule d’antibiotique. La protéine qui effectue cette réaction est connue sous le nom d’hygromycine B phosphotransférase (Hph).
Le mécanisme d’action de l’hygromycine B est d’inhiber la synthèse des protéines en affectant la traduction de l’ARN messager (ARNm). Les protéines sont constituées de longues chaînes d’acides aminés. Normalement, les ribosomes se déplacent le long d’un brin d’ARNm et fabriquent un acide aminé selon un groupe de trois bases d’ARNm connu sous le nom de codon. Lorsque l’antibiotique est présent, les ribosomes ne lisent pas correctement le codon et se traduisent mal. Généralement, cela entraîne l’arrêt de la synthèse des protéines.
Avec l’avènement de la technologie de l’ADN recombinant, les scientifiques ont pu cloner les gènes Hph de plusieurs types de bactéries. Un type de gène a été trouvé dans l’actinomycète qui fabrique l’antibiotique, et un autre a été trouvé dans les bactéries à Gram négatif Escherichia coli (E. coli) et Klebsiella pneumoniae. Étant donné que E. coli est si couramment manipulé en génie génétique, son gène est le plus couramment utilisé dans les expériences. Le mode d’action de cet antibiotique est différent de celui de nombreux autres, ce qui lui permet souvent d’être utilisé en association avec un autre type d’antibiotique.
Ce gène de résistance à l’hygromycine B est largement utilisé comme marqueur sélectionnable lors des expériences de clonage. Ainsi, il est utilisé sur un plasmide recombinant qui contient également un gène que les scientifiques souhaitent introduire dans un organisme tel qu’un champignon ou une lignée cellulaire végétale. Seules quelques cellules dans un grand mélange de cellules auront généralement le plasmide souhaité. Lorsqu’un antibiotique est ajouté au mélange cellulaire, il tue les cellules sensibles qui n’ont pas absorbé le plasmide recombinant. Cette sélection d’hygromycine B garantit que les cellules restantes continueront à contenir le gène d’intérêt.