Characterization of the mode of action of the lactococcal abortive phage infection system, AbiP

par Susana Margarida Lopes Martins Domingues

Thèse de doctorat en Sciences Biologiques. Expression génique chez les microorganismes

Sous la direction de Marie-Christine Chopin.

Soutenue en 2004

à Paris 11 .


  • Résumé

    L'abondance et la variété des phages présents dans l'environnement laitier soumettent les souches de Lactococcus lactis à une forte pression de sélection qui favorise l'accumulation de mécanismes de résistance à ces phages. Dans ce travail, j'ai étudié le mode d'action de l'un de ces mécanismes, AbiP. AbiP, actif sur certains phages de lactocoques du groupe 936, a été trouvé dans la souche Lactococcus lactis subsp. Cremoris IL420. Le mécanisme de résistance est codé par un seul gène, abiP, porté par le plasmide pIL2614. En présence d'abiP, la réplication et la transcription de l'ADN du phage sensible bIL66M1 sont affectés. La réplication s'arrête brusquement 10 min après le début de l'infection. La régulation temporelle de la transcription est perturbée. En particulier, les ARNs messagers précoces qui disparaissent habituellement environ 15 min après le début de l'infection, se maintiennent et voient même leur quantité augmenter légèrement tout au long du cycle. Nous avons montré que AbiP forme un oligomère qui se lie aux acides nucléiques simple brin avec une préférence pour les ARNs mais sans spécificité de séquence. Ceci nous a amenés à proposer, qu'AbiP est un répresseur général de la traduction qui bloque la synthèse protéique 10-15 min après le début de l'infection. Il s'ensuivrait un arrêt de la réplication et une perturbation du contrôle temporel de la transcription des gènes précoces du phage. L'absence de toxicité d'AbiP pour la cellule suggère l'existence d'un signal, déclenché par l'infection, qui activerait la protéine. Les données de séquence et les caractéristiques biochimiques suggèrent que AbiP est ancrée dans la membrane cellulaire par un domaine N-terminal. Le clivage protéolytique de ce domaine pourrait activer la protéine, ainsi libre d'accéder aux ARNs. Nous avons aussi montré que la résistance du phage bIL170 à AbiP lui est conférée par sa protéine: E6. Comme AbiP, E6 se lie in vitro aux acides nucléiques simple brin avec une préférence pour l'ARN. Il n'a pas été observé de compétition entre E6 et AbiP pour la fixation sur les ARNs. Par contre, E6 forme un complexe avec AbiP qui pourrait provoquer la dépolymérisation d'AbiP. Nous proposons que l'oligomérisation d'AbiP soit indispensable à son rôle de répresseur de la traduction.


  • Résumé

    Due to the strong phage pressure in dairy environments, Lactococcus lactis has evolved a plethora of mechanisms to impair phage development. In the present work, the mode of action of AbiP, a lactococcal abortive infection system, was studied. AbiP, which is effective against some 936-like phages, was isolated from pIL2614, a natural plasmid occurring in L. Lactis subsp. Cremoris strain IL420. The resistance determinant is encoded by a single orf, named abiP, and its presence is shown to affect both, phage DNA replication and transcription. Phage bIL66M1 replication abruptly stops 10 min after infection, and the temporal transcription switch-off of early genes is not observed in AbiP+ cells. Although lower amounts of phage middle and late transcripts are also detected in these cells, this phenomenon may be explained by the absence of template phage DNA. AbiP is shown to interact in vitro with single-stranded nucleic acid in a largely sequence-independent manner, exhibiting a preference for RNA. On the basis of the high affinity displayed for RNA along with the absence of specificity for phage transcripts, AbiP is proposed to act as a general translational repressor, blocking protein synthesis 10-15 min after phage infection. The Jack of toxicity displayed by AbiP suggests that the system is triggered by some phage "signal", which activates the protein. AbiP is suggested to be anchored to the membrane by its putative N-terminal transmembrane domain, being activated (or free to reach its target) following proteolysis of this domain. A protein (E6) encoded by bIL170 is shown to confer resistance to the AbiP determinant. E6 forms a complex with AbiP in vitro. Even though the binding activity of AbiP is not fully inhibited by E6, the formation of the AbiP-E6 complex apparently promotes disassembling of the putative AbiP oligomer. It is thus further proposed that the oligomeric state of AbiP is essential for its role as a repressor of translation.

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Informations

  • Détails : 171 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.135-162

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2004)23
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