Mise en evidence et proprietes de deux aspartyl-arnt synthetases dans thermus thermophilus un exemple de coexistence d'une voie ancestrale et d'une voie moderne d'aminoacylation des arnt

Characterization and properties of the two aspartyl-trna synthetases from thermus thermophilus an exemple of the coexistence of ancestral and modern pathways of trna aminoacylation

• Auteur / Autrice : Hubert Becker
• Direction : Daniel Kern
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Strasbourg 1

Résumé

Notre travail caracterise structuralement et fonctionnellement les divers partenaires impliques dans un systeme atypique d'aminoacylation des arnt dans t. Thermophilus. Cette eubacterie thermophile possede deux aspartyl-arnt synthetases (asprs) : l'asprs1, chargeant specifiquement l'arnt#a#s#p, et l'asprs2, chargeant l'arnt#a#s#n et l'arnt#a#s#p. L'asp acylant l'arnt#a#s#n est converti en asn grace a une amidase (asp-adt) qui differe des asparagine synthetases connues catalysant la conversion de l'asp libre en asn. Toutefois, t. Thermophilus possede egalement une asparaginyl-arnt synthetase (asnrs) capable de charger directement l'arnt#a#s#n avec l'asn. Nous avons clone et sequence le gene de l'asprs2 impliquee dans la voie indirecte d'asparaginylation et demontre par alignement de sequences son origine archaebacterienne. En revanche, l'asprs1 est structuralement apparentee aux asprs eubacteriennes. T. Thermophilus constitue le premier organisme identifie dans lequel coexistent deux aminoacyl-arnt synthetases (aars) d'origine phylogenetique distincte et deux voies d'aminoacylation de l'arnt : la voie directe et moderne formant l'aminoacyl-arnt (aa-arnt) par acylation de l'arnt par son aa homologue et la voie indirecte et primitive formant l'aa-arnt par conversion de l'aa acylant un arnt heterologue. En revanche, t. Thermophilus utilise exclusivement la voie directe de glutaminylation de l'arnt. Les donnees recentes de sequences de genomes d'archaebacteries et d'eubacteries et diverses etudes biochimiques indiquent que la voie indirecte d'aminoacylation est representee essentiellement dans les archaebacteries et les eubacteries gram +, alors que les eubacteries gram- et les eucaryotes utilisent la voie directe. L'analyse de l'efficacite des deux voies de formation de l'asn-arnt#a#s#n et de la specificite des aars impliquees nous a permis de rationaliser la coexistence des deux asprs et des deux voies d'asparaginylation de l'arnt dans t. Thermophilus. L'asp-arnt#a#s#n est prive d'affinite pour le facteur d'elongation ef-tu et de la capacite a participer a la synthese proteique. Cette observation revele une propriete meconnue de ce facteur constituant probablement un artifice ayant permis aux systemes d'aminoacylation primitifs a specificite relachee d'affiner la fidelite de la traduction. L'etude de la reconnaissance de l'arnt#a#s#p par les deux asprs par analyse de l'efficacite d'aminoacylation de transcrits mutes de l'arnt revele d'importantes differences entre le systeme eubacterien et archaebacterien et permet d'etablir une interconnexion fonctionnelle entre les systemes d'aminoacylation de la sous-classe iib regroupes sur la base de la parente structurale des synthetases. Ce travail sur les voies d'asparaginylation et de glutaminylation dans t. Thermophilus place cet organisme a l'interface entre les archaebacteries et les eubacteries gram- et lui confere le role d'un lien evolutif des voies de biosynthese des aa amides.