Etude en solution de la protéine TorD de Shewanella massilia et détermination de la structure tridimensionnelle du dimère, par la méthode MAD

par Samuel Tranier

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Jean-Pierre Samama.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    En anaérobiose, certaines bactéries utilisent le triméthylamine N-oxyde (TMAO) comme accepteur exogène d'électron. Cette voie métabolique implique l'expression de l'opéron tor qui code notamment pour une TMAO réductase périplasmique (TorA), pour un cytochrome pentahémique de type c (TorC), et pour une chaperone cytoplasmique (TorD) requise pour l'acquisition du cofacteur à molybdène et la translocation de la réductase par le système tat. Dans ce travail, nous montrons que la chaperone TorD de Shewanella massilia présente plusieurs états oligomériques stables. Les formes monomérique, dimérique et trimérique ont été purifiées et caractérisées en solution. Les données de diffusion des rayons X aux petits angles et de diffraction indiquent que TorD dimère est constitué de deux domaines identiques et de taille similaire à celle du monomère. La structure cristallographique du dimère de TorD à 2,4 A de résolution révèle que la dimérisation s'effectue par échange de domaine au cours duquel la moitié N-terminale d'un protomère s'associe à la moitié C-terminale d'un autre et réciproquement. L'interconversion entre les différentes espèces se produit à pH acide. Dans ces conditions, la protéine est dans un état partiellement dénaturé contenant une proportion d'hélices alpha identique à celle des formes natives. Il a par ailleurs été montré que les formes monomérique et dimérique se lient à l'enzyme TorA mature, mais que le dimère présente une affinité supérieure. Le dimère de TorD présente des structures tertiaire et quaternaire originales. D'après les identités de séquences, ce nouveau repliement est probablement représentatif des chaperones associées aux DMSO/TMAO réductases bactériennes ainsi que d'autres protéines: identifiées dont la fonction est encore inconnue.


  • Résumé

    Several bacteria use trimethylamine N-oxyde (TMAO) as an exogenous electron acceptor for anaerobic respiration. This metabolic pathway involves expression of the tor operon that codes for a periplasmic molybdopterin-containing reductase of the DMSO/TMAO family (TorA), a pentahemic c-type cytochrome (TorC) and the TorD cytoplasmic chaperone required for acquisition of the molybdenum cofactor and translocation of the reductase by the twin-arginine translocation system. In this work, we show that the TorD chaperone from Shewanella massilia forms multiple and stable oligomeric species. The monomeric, dimeric and trimeric forms were purified to homogenity and characterized in solution. Small-angle X-ray scattering (SAXS) and crystallographic data indicate that the TorD dimer is made of identical protein modules of similar size to the monomeric species. The X-ray structure at 2. 4 A resolution of the TorD dimer reveals extreme domain swapping between the two subunits where the N-terminal part of a protomer interacts with the C-terminal part of the other protomer. Interconversion of the native oligomeric forms occurred at acidic pH value. In this condition, the protein is in a non native conformation containing a fraction of alpha-helices similar to that of the native species. It has also been shown that both the monomeric and the dimeric species bind the mature TorA enzyme, but that the dimer binds its target protein more efficiently. The TorD dimer shows no similarity with known protein structures. According to sequence similarities, this new fold probably represents the architecture of the chaperones associated to the bacterial DMSO/TMAO reductases and also that of identified proteins of Jet unknown functions.

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Informations

  • Détails : 104 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.95-104

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)18
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