Mécanisme d'importation des colicines : détournement des fonctions physiologiques des protéines FtsH et FkpA

par Aurélie Barneoud Arnoulet

Thèse de doctorat en Microbiologie, biologie végétale et biotechnologies

Sous la direction de Roland Lloubès.

Le président du jury était Frédéric Barras.

Le jury était composé de Roland Lloubès, Frédéric Barras, Delphine Destoumieux-Garzon, Pierre Cornelis, Jean-Michel Betton, Thierry Touzé.

Les rapporteurs étaient Delphine Destoumieux-Garzon, Pierre Cornelis.


  • Résumé

    Les colicines sont des toxines protéiques sécrétées par Escherichia coli ou des espèces apparentées. Leur mécanisme d'action se décompose en plusieurs étapes impliquant des domaines structurellement distincts de la toxine : le domaine central interagit avec un récepteur spécifique de membrane externe, le domaine N-terminal est transloqué à travers la membrane externe via un translocateur, puis transite dans le périplasme et le domaine C-terminal porte l’activité létale. L’étape de transit des colicines dites du groupe A implique l'interaction du domaine N-terminal de la colicine avec les protéines du système Tol. Ce système est formé de cinq protéines : TolQ, TolR, TolA, TolB et Pal. Le système TonB, composé des protéines TonB, ExbB et ExbD, est quant à lui parasité par les colicines dites du groupe B. La combinaison de techniques in vivo et in vitro, nous a permis de mettre en évidence pour la première fois l’interaction d’une colicine avec la protéine TolQ. Nous avons également montré que le clivage protéolytique de la protéine TolA, une protéine clé du système Tol, contrôle les interactions séquentielles engagées entre les colicines du groupe A et les composants de leur machinerie d’import chez E. coli. La colicine interagit avec TolB, puis TolA et finalement avec TolR et/ou TolQ. Nous avons également pu attribuer un rôle à la protéase FtsH dans ce mécanisme de dégradation. Parallèlement, nous avons entrepris de caractériser la colicine TonB-dépendante appelée colicine M (ColM), la seule colicine connue à ce jour capable de perturber la synthèse de peptidoglycane et dont l’activité nécessite la présence de la protéine périplasmique FkpA, un chaperon possédant une activité peptidyl-prolyl isomérase. Nous avons proposé une nouvelle approche pour étudier la ColM et délimiter plus précisément ses domaines afin d’identifier la séquence minimale requise pour sa toxicité. Nous avons montré que dans E. coli, la production périplasmique de la ColM (sp-ColM) est toxique et que son activité dépend de FkpA. Le domaine minimal requis pour cette toxicité correspond aux 153 derniers acides aminés C-terminaux deColM. Contrairement à la ColM entière, la toxicité de ce domaine C-terminal dans le périplasme d’ E. coline requiert pas FkpA.L’ensemble des données montrent que les colicines sont capables de parasiter des systèmes bactériens pour pénétrer dans la cellule et aussi de détourner la fonction physiologique de certaines protéines pour atteindre leurs cibles.

  • Titre traduit

    Colicins uptake : hijacking of the physiological functions of FtsH and FkpA proteins


  • Résumé

    Colicins are toxin proteins secreted by Escherichia coli or related bacteria species. The actionmechanism of the colicins can be divided into several steps that involve distinct structural domains: thebinding of its central domain to an outer membrane specific receptor, the translocation of its N-terminaldomain through the outer membrane, the transit of this same domain through the periplasm and the lethalactivity carried by the C-terminal domain. The transit step of the group A colicins requires the interactionof colicin N-terminal domain with the Tol system which is composed of five proteins: TolQ, TolR, TolA,TolB and Pal. The TonB system, composed of TonB, ExbB and ExbD, is parasitized by the group Bcolicins. Using a combination of in vitro and in vivo experiments, we identified for the first time aninteraction between a colicin and the TolQ protein. We have also shown that the proteolytic cleavage ofthe TolA protein, a key protein of the Tol system, controls the sequential interactions of the group Acolicins with the components of their import machinery in E. Coli and we assigned a role to FtsH proteasein this degradation mechanism. We defined that the colicin interacts first with the TolB protein, then withTolA, and finally with TolR and/or TolQ.In parallel, we undertook the characterization of the TonB-dependent colicin M (ColM), the only colicinknown to be able to disrupt the peptidoglycan synthesis and that requires for its toxic activity the presenceof FkpA, a chaperone and peptidyl propyl isomerase protein located in the periplasm. We proposed a newapproach to investigate the in vivo activity of ColM designed to identify the different domains of ColMand the minimal sequence that retains toxic activity. We have shown that in E. coli, the periplasmicproduction of ColM is toxic and that its activity is FkpA dependent. The minimal domain required fortoxicity corresponds to the C-terminal last 153 amino acids of ColM. Unlike the full-length protein, thisdomain produced in the E. coli periplasm does not require FkpA for toxic activity.All these data show that colicins are able to parasitize bacterial systems to enter the cell and also to divertthe physiological function of certain proteins to achieve their targets


Le texte intégral de cette thèse n'est pas accessible en ligne.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe sous forme papier

Informations

  • Détails : 1 vol. (237 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.213-237

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Aix-Marseille (Marseille. Luminy). Service commun de la documentation. Bibliothèque de sciences.
  • Disponible pour le PEB
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.