Etude génétique et physiologique des voies respiratoires utilisant le formiate chez Escherichia Coli : Caractérisation moléculaire du formiate déshydrogénase aérobie

par Hafid Abaibou

Thèse de doctorat en Biochimie

Sous la direction de Marie-Andrée Mandrand.


  • Résumé

    Chez Escherichia coti, la chaîne respiratoire anaérobie induite en présence de nitrate est constituée du formiate déshydrogénase FDH-N et du nitrate réductase NAR-A qui couplent l'oxydation du formiate à la réduction du nitrate. Leurs isoenzymes FDH-Z et NAR-Z synthétisées en aérobiose assurent le transfert des électrons lors d'une transition soudaine de l’aérobiose à l’anaérobiose. Au cours de ce travail, nous avons localisé à la minute 88 sur le chromosome d'E. Coli le locus fdo spécifique de l'enzyme FDH-Z entre les gènes fdhD et fdhE indispensables à la formation des formiates déshydrogénases. Ce locus de 5 kb a été ensuite cloné dans un système d'amplification de type promoteur du phage 17 /ARN polymérase. Il code pour trois polypeptides de tailles identiques à celles des trois sous-unités de la FDH-N purifiée. Ceux-ci sont reconnus par des anticorps spécifiques à FDH-N. La comparaison de la séquence de fdo avec l’opéron de structure de FDH-N permet d'attribuer un rôle à chacun des produits des gènes fdoG, II et I. Le locus fdo chromosomique a été mutagénisé par insertion d'une cassette uidA::kanR pour faciliter l'étude de sa régulation. Il s'exprime aussi bien en anaérobiose qu'en aérobiose, où il est soumis au contrôle de la protéine CRP dont le site consensus a été détecté dans la région promoteur. Bien que le triméthylamine-N-oxyde (TMAO) induise fdo, l'enzyme FDH-N, et non pas FDH-Z, semble intervenir in vivo dans le transfert des électrons du formiate au TMAO. Cette voie respiratoire détourne le formiate endogène nécessaire à la synthèse du système fermentatif formiate-hydrogène lyase. Les gènes de structure de ce système font partie des rares gènes d'E. Coli connus à ce jour pour être réprimés par l'élévation de l'osmolarité du milieu.

  • Titre traduit

    = Genetic and physiological studies of formate respiratory pathways in Escherichia coli : molecular characterization of aerobic formate dehydrogenase


  • Résumé

    In Escherichia coli, the respiratory pathway induced under anaerobic conditions in the presence of nitrate involves formate dehydrogenase FDH-N and nitrate reductase NAR-A. It catalyzes formate oxidation to nitrate reduction. Two aerobically induced isoenzymes FDH-Z and NAR-Z can perform the same reaction during a sudden shift from aerobiosis to anaerobiosis. During this work we localised the fdo locus encoding FDH-Z at minute 88 on the E. Coli chromosome between the fdhD and fdhE genes necessary to the formation of formate dehydrogenase. The 5 kb locus was cloned under the control of the TI promoter. It encodes three polypeptides having sizes identicaI to those of the three subunits of purified FDH-N. These polypeptides are recognized by antibodies specific FDH-N. Comparison of the/do sequence with the operon encoding FDH-N allowed us to assign a role to the products of the fdoG, fdoH and I genes. The fdo locus was mutagenized by insertion of a uidA::kanR cassette in order to study its regulation. Fdo is expressed both aerobically and anaerobically. It is controlled by CRP whose consensus binding site has been detected in the promoter region. Although trimethylamine N-oxide (TMAO) induces fdo FDH-N, and not FDH-Z, seems to be involved in the in vivo transfer of electrons from formate to TMAO. This respiratory pathway is thought to scavenge endogenous formate necessary to the synthesis of the formate-hydrogen Iyase system. The structural genes of this system are among the few E. Coli genes known to be repressed by high osmolarity.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (236 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr.

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(1682)
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