Caractérisation par des études génétiques et biochimiques d'une nouvelle thymidylate synthase, ThyX

par Damien Leduc

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biologie moléculaire

Sous la direction de Hannu Myllykallio.


  • Résumé

    Les thymidylate synthases sont des enzymes catalysant la transméthylation du dUMP en dTMP, précurseur essentiel à la synthèse de l'ADN. Si la thymidylate synthase A est étudiée depuis près de 50 ans, la thymidylate synthase X, elle, a été découverte il y a peu dans notre laboratoire. Ces deux familles d'enzymes ne sont pas homologues, elles ne présentent aucune similarité ni de séquence ni de structure. La caractérisation de cette nouvelle enzyme par l'utilisation de techniques génétiques et biochimiques a permis de montrer que la thymidylate synthase X est essentielle chez Rhodobacter capsulatus en absence de thymidine dans le milieu de culture. D'autre part, la réalisation de mutations ponctuelles dans le gène thyX de Helicobacter pylori capable de complémenter une souche ?thyA d'Escherichia coli, nous a permis de localiser le site actif de l'enzyme, à l'interphase de 3 sous-unités de l'homotétramère et de proposer une fonction pour quelques résidus. L'étude in silico de la répartition des gènes thyA et thyX dans les génomes entièrement séquencés a mise en évidence qu'une majorité d'hyperthermophiles possède le gène thyX et que la quasi totalité des eucaryotes étudiés possède thyA. La présence de thyX dans le génome de nombreux organismes incapables d'incorporer de la thymidine et pathogènes pour l'Homme, fait de la thymidylate synthase X une cible idéale pour le développement de nouveaux médicaments. Par ailleurs, la vision que nous avions de l'évolution des acides nucléiques se complique: le passage du monde ADN-U au monde ADN-T doit prendre en compte l'invention de deux familles non homologues de thymidylate synthases.


  • Résumé

    Thymidylate synthase catalyzes the methylation of dUMP to dTMP, an essential precursor required for DNA synthesis. Although thymidylate synthase A has been studied for nearly 50 years, thymidylate synthase X was only recently discovered in our laboratory. No sequence nor structural similarity exists between two different thymidylate synthases families. Characterization of this novel enzyme using genetic and biochemical approaches demonstrated that thymidylate synthase X is essential for the growth of Rhodobacter capsulatus in absence of thymidine. Construction of site specific mutations in Helicobacter pylori thyX gene, which is capable of restoring wild-type phenotype for Escherichia coli deltathyA strain, revealed function for several amino acid residues and permitted the location of the ThyX active site at the interphase of three sub-units of the homotetrameric ThyX complex. In silico studies of the distribution of thyA and thyX genes in the entirely sequenced genomes highlighted that a majority of hyperthermophiles have thyX gene and that practically all of the studied eucaryotes possess thyA gene. The presence of thyX gene in the genome of many human pathogenic organisms unable to incorporate exogenous thymidine makes thymidylate synthase X an ideal target for the development of new drugs. In addition, the discovery of ThyX has complicated our understanding of evolution of DNA itself, since invention of two different families of thymidylate synthases indicates that transition between U-DNA (DNA with uracil) and "current" T-DNA (DNA with thymidine) took place twice.

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Informations

  • Détails : 124 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.XVI-XIX de l'annexe

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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)86
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