La ségrégation du plasmide F d'Escherichia coli : étude du rôle de la fixation de l'ATPase Sopa à l'ADN

par Jean-Philippe Castaing

Thèse de doctorat en Microbiologie "microorganismes, du génome aux interactions avec l'hôte"

Sous la direction de Jean-Yves Bouet et de David Lane.

Soutenue en 2009

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    La ségrégation de l'ADN, appelée partition chez les procaryotes, permet à tout organisme de transmettre son patrimoine génétique au cours des générations. Il existe des systèmes actifs de partition présents sur la majorité des plasmides et des chromosomes bactériens. Ces systèmes sont essentiels pour la ségrégation active des plasmides à bas nombre de copies tel que le plasmide F d'Escherichia coli, étudié au sein de notre équipe. Son système de partition, appelé sop, est composé de deux gènes, sopA et sopB et d'une séquence centromérique sopC. SopB se fixe à sopC pour former le complexe de partition, reconnu par l'ATPase SopA. SopA polymérise en présence d'ATP. Ce comportement pourrait être le " moteur " de la ségrégation des réplicons. Les travaux de notre équipe ont démontré que SopA se fixe de manière ATP-dépendante à l'ADN non spécifique. Cette fixation inhibe la polymérisation de SopA. SopB, de par sa capacité à se fixer à l'ADN non spécifique, contrebalance ainsi cette inhibition. Nous proposons un modèle dans lequel la polymérisation de SopA serait régulée dans la cellule par l'ADN du nucléoïde. En présence du plasmide, SopB, présent à forte concentration autour du complexe de partition, masquerait l'ADN, créant un environnement dans lequel SopA initierait sa polymérisation. Cette régulation de la dynamique de SopA serait nécessaire au processus de partition. Afin d'étayer notre modèle, nous avons recherché un domaine d'interaction à l'ADN dans SopA. Nous avons identifié un mutant ayant perdu sa fixation ATP-dépendante à l'ADN. Seules les activités de SopA dépendante de cette reconnaissance de l'ADN ont été affectées : l'inhibition de la polymérisation, la stimulation de l'activité ATPase basale et la localisation intracellulaire. Cette mutation entraîne aussi une perte majeure de stabilité du plasmide F correspondant. Ceci confirme l'implication de l'ADN du nucléoïde dans la régulation du comportement dynamique de SopA nécessaire à la partition du plasmide F.

  • Titre traduit

    Segregation of Escherichia coli F plasmid : analysis of the role of nucleoïd DNA on the activities of SopA ATPase


  • Résumé

    The segregation of the DNA, also called partition for procaryotes, is the process allowing any organisms to transmit its genetic heritage to next generation. In bacteria, mitotic stability of plasmids and many chromosomes depends on replicon-specific systems which comprise a centromere, a centromere-binding protein and an ATPase. We have taken as a model, the low-copy number plasmid F of Escherichia coli. Centromere-binding protein SopB binds to sopC centromere and forms the partition complex. This nucleoproteic complex is recognized by the SopA "Walker-box" ATPase. SopA shares with other partition ATPase the capacity of self assembly in presence of ATP. This dynamic self-assembly would allow active partition during bacterial division. Previous work in our team showed SopA is also able to bind to non specific DNA in an ATP-dependant manner whereby polymerization is inhibited. Indeed, DNA inhibited this polymerization and cause breakdown of pre-formed polymers. SopB counteracted this DNA effect by binding itself to and masking DNA. We had proposed a model in which the polymerization is spacially regulated. Nucleoid DNA prevent inappropriate SopA polymerization but when SopB is present in high concentration, it create a DNA-depleted zone within SopA can initiate polymerization. The regulation of the dynamic behaviour of the "driving" protein of the system would be necessary for the process of partition. To support our model, we looked for a DNA binding domain in SopA. We have found a SopA mutant, defective for ATP dependent DNA binding. Only the activities of SopA dependent on this binding were affected: the inhibition of the polymerisation is abolished, as the stimulation of the ATPase activity and the intracellular localization. Moreover, this mutant is defective for plasmid stabilization. This last result confirms the implication of the nucleoïd DNA in regulation of the dynamic behavior of SopA, which is necessary for the partition of the plasmide F.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (118 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 103-118

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2009TOU30101
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