Etude des relations structure-activité au sein de la famille des Mur synthétases, enzymes de la voie de biosynthèse du peptidoglycane

par Audrey Boniface

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biochimie

Sous la direction de Didier Blanot.


  • Résumé

    Le peptidoglycane est une macromolécule essentielle et spécifique de la paroi bactérienne qui protége la bactérie des effets de la pression osmotique interne. En raison de son caractère essentiel, toute altération (action d'inhibiteurs spécifiques, mutations) du processus de biosynthèse conduit rapidement à la déstructuration de l'enveloppe et à la lyse cellulaire. Ainsi, les nombreuses enzymes impliquées dans cette voie de biosynthèse constituent autant de cibles potentielles pour la recherche de nouveaux antibiotiques. Les Mur synthétases, qui sont responsables de la synthèse de la partie peptidique, constituent une famille d'enzyme : elles partagent le même mécanisme réactionnel, elles présentent des structures tridimensionnelles comparables et elles possèdent un certain nombre d'acides aminés invariants. Cependant, elles ont une spécificité très stricte. Par exemple, MurE présente une grande spécificité d'addition du substrat aminoacide, lequel diffère selon les espèces : meso-diaminopimélate chez les bactéries à Gram-négatif (dont Escherichia coli) et les bacilles, L-lysine chez la plupart des espèces à Gram-positif (dont Staphylococcus aureus), L-ornithine chez les spirochètes, etc. Dans le but d'élucider les motifs structuraux responsables de cette haute spécificité, nous avons entrepris l'étude des relations structure-activité au sein de cette famille comparant les paramètres cinétiques de trois enzymes MurE (E. Coli, S. Aureus et Thermotoga maritima). T. Maritima est une bactérie hyperthermophile à Gram-négatif. Cependant, son peptidoglycane ne contient pas d'acide diaminopimélique, mais les isomères L et D de la lysine en quantités similaires. Nous avons montré que l'incorporation des énantiomères de la lysine, dans le peptidoglycane de T. Maritima, était due à l'enzyme MurE. En outre, nous avons étudié la structure du peptidoglycane de cette espèce.

  • Titre traduit

    The Mur synthetases, enzymes involved in the assembly of the peptide moiety of peptidoglycan


  • Résumé

    Peptidoglycan is an important component of bacterial cell wall. Its main function is to preserve cell integrity by withstanding the internal osmotic pressure. Owing to the essential character of this macromolecule, the inhibition of its biosynthesis leads to the destruction of the cell wall and to cell lysis. Therefore, this biosynthetic pathway is a potential target for new antibacterial compounds. The Mur synthetases are cytoplasmic enzymes which are responsible for the assembly of the peptide part of peptidoglycan. They share a common mechanism involving an acyl phosphate and a tetrahedral intermediate and they have a common 3D structure in three domains. However they are highly specific for their substrates. From a physiological point of view, this high specificity is very important in the case of MurE, which adds the amino acid in position 3. This diamino acid varies from one species to another: meso-diaminopimelic acid in Gram-negative bacteria, L-lysine in most Gram-positive bacteria, L-ornithine in spirochetes, etc. In order to define the structural determinants responsible for the high specificity, we have taken MurE as a model and undertaken the purification and the study of MurE enzymes from Escherichia coli, Staphylococcus aureus and Thermotoga maritima. T. Maritima is a hyperthermophilic bacterium found in geothermically heated sea floors. Its peptidoglycan was shown to contain both enantiomers of lysine in similar amounts, and no diaminopimelic acid at all. We have shown MurE to be responsible for the incorporation of L- and D-lysine in peptidoglycan. Moreover, we have studied the structure of the peptidoglycan of this species.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (165 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 128-140

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)28
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