Etude moléculaire des voies d'oxydation et de réduction du glycérol chez Clostridium butyricum

par Céline Raynaud

Thèse de doctorat en Biologie - Santé. Biotechnologie

Sous la direction de Philippe Soucaille.

Soutenue en 2003

à Toulouse, INSA .


  • Résumé

    C. Butyricum est une bactérie sporulante, strictement anaérobie et capable d'assimiler le glycérol. Les gènes et les enzymes de la voie d'oxydation du glycérol, la glycérol déshydrogénase, codée par le gène dhaD1, et la DHA kinase codée par les trois gènes dhaK1, dhaK2 et dhaK3 ont été caractérisés. L'organisation génomique de la DHA kinase est différente de celle décrite chez les autres micro-organismes, ce qui met en évidence l'originalité de cette enzyme chez C. Butyricum. La voie de réduction du glycérol a mis en évidence une organisation génomique en opéron des gènes dhaB1 et dhaB2 codant respectivement pour une glycérol déshydratase atypique, sa protéine activatrice et dhaT codant pour une 1,3-propanediol déshydrogénase. Une régulation au niveau transcriptionnel par un système putatif de transduction du signal à deux composants (TCS) est également suggérée pour les deux voies métaboliques. La caractérisation moléculaire et biochimique des protéines DhaB1 et DhaB2 a permis de confirmer que la glycérol déshydratase de C. Butyricum est d'un type entièrement nouveau puisqu'elle est coenzyme B12-indépendante contrairement à toutes les glycérol déshydratases décrites à ce jour. Par ailleurs, les données biochimiques suggèrent un mécanisme radicalaire pour cette enzyme analogue à celui décrit pour les autres enzymes à radical SAM. L'analyse structurale de DhaB1 initiée lors de ce travail permettra de la comparer aux pyruvate formate lyases, enzymes à radical SAM les mieux caractérisées. Enfin, les divers outils moléculaires et biochimiques développés pour cette étude pourront ultérieurement être utilisés pour des expériences d'ingénierie protéique afin d'accroître nos connaissances sur le mécanisme d'action de cette enzyme

  • Titre traduit

    Molecular study of the glycerol oxydative and reductive pathways in Clostridium butyricum


  • Résumé

    C. Butyricum is a strictly anaerobic spore forming bacteria able to metabolize glycerol. The genes and enzymes of the glycerol oxidative pathway, the glycerol dehydrogenase, encoded by the dhaD1 gene, and the DHA kinase, encoded by the three dhaK1, dhaK2 and dhaK3 genes were characterized. The genomic organization of the DHA kinase, is different from all the one previously characterized for other microorganisms, underlines the C. Butyricum enzyme originality. The glycerol reductive pathway, shows a genomic organisation in operon comprising the dhaB1 and dhaB2 genes encoding respectively a glycerol dehydratase and its activase, and the dhaT gene encoding a 1,3-propanediol dehydrogenase. A regulation at a transcriptional level by a two-component signal transduction system is suggested for the two pathways. The molecular and biochemical characterization of the DhaB1 and DhaB2 proteins allows to confirm that the C. Butyricum glycerol dehydratase is a novel type of glycerol dehydratase, coenzyme B12-independent, contrary to all glycerol dehydratases already described. The biochemical data suggest a radical mechanism for this enzyme similar to the one of the other SAM radical enzymes. The structural analysis of DhaB1 initiated in this work will allow a structural comparison with the pyruvate formate lyase, the best SAM radical enzyme characterized so far. Finally, the different molecular and biochemical tools developed in this study will be used later in protein engineering experiments to increase our knowledge on this enzyme mechanism

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Informations

  • Détails : 269-[6] p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 219-248

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  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées. Bibliothèque centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2003/686/RAY
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