Étude structurale et fonctionnelle de tyrosine-kinases bactériennes

par Emmanuelle Bechet

Thèse de doctorat en Biochimie structurale et fonctionnelle

Sous la direction de Christophe Grangeasse.

Le président du jury était Alain-Jean Cozzone.

Le jury était composé de Ivan Mijakovic̀.

Les rapporteurs étaient Anne Galinier, Anne-Marie Di Guilmi.


  • Résumé

    Au laboratoire, une famille de tyrosine kinases propres aux bactéries et ne présentant aucune ressemblance structurale avec les protéine-kinases d’origine eucaryote a été identifiée. Ces enzymes, appelées BY-kinases, sont notamment impliquées dans la biosynthèse des polysaccharides extracellulaires, mais leurs rôles précis ainsi que leurs mécanismes catalytiques sont encore peu compris.Dans la première partie de ce travail, nous avons caractérisé le rôle physiologique de la phosphorylation sur la tyrosine de la protéine Ugd, une UDP-glucose déshydrogénase, par les BY-kinases Wzc et Etk d’E. coli. Nous avons démontré que la phosphorylation d’Ugd sur un site commun à Wzc et Etk augmente son activité. Nous avons également établi que la phosphorylation d’Ugd par Wzc participe à la régulation de la quantité d’acide colanique produit, tandis que la phosphorylation d’Ugd par Etk influence la résistance de la bactérie à la polymyxine.Nous avons également effectué une analyse structure-fonction du domaine cytoplasmique de deux BY-kinases, CapA1/CapB2 de S. aureus et Wzc d’E. coli. Nous avons montré que ces deux protéines s’associent en octamère, grâce au motif EX2RX2R et qu’elle s’autophosphoryle selon un mécanisme intermoléculaire. Nous avons, de plus, identifié le mécanisme d’activation de ces protéines et révélé l’importance d’un domaine particulier dans l’autophosphorylation de Wzc et la biosynthèse de l’acide colanique.La caractérisation structurale et fonctionnelle des BY-kinases représente une approche prometteuse et originale en vue de l’élaboration de molécules inhibant spécifiquement leur activité et pouvant affecter le pouvoir virulent des bactéries pathogènes.

  • Titre traduit

    Structural and functional analysis of bacterial tyrosine kinases


  • Résumé

    A new class of bacterial enzymes, named BY-kinases, has been shown to catalyze protein-tyrosine phosphorylation. These enzymes share no structural and functional similarities with their eukaryotic counterparts. Evidence of their involvement in extracellular polysaccharide biosynthesis has been provided, but their accurate functions and their catalytic mechanism remain largely unknown.First, we characterized the physiological role of tyrosine phosphorylation of Ugd, a UDP-glucose dehydrogenase, by the BY-kinases Wzc and Etk of E. coli. We demonstrated that Ugd phosphorylation by Wzc or Etk occurs on the same site and increases its activity. We also established that Wzc-mediated phosphorylation of Ugd participates in the regulation of colanic acid production whereas Ugd phosphorylation by Etk influences resistance to polymyxin.In addition, we performed a structure-function analysis of the cytoplasmic domain of two BY-kinases, namely CapA1/CapB2 from S. aureus and Wzc from E. coli. We showed that these two proteins associate in a ring-shaped octamer in which the motif EX2RX2R plays a crucial role. In addition, we showed that BY-kinases autophosphorylate using an intermolecular mechanism. We also identified the activation mechanism of BY-kinases and we revealed the role of a particular domain, found specifically in BY-kinases from proteobacteria, in Wzc autophosphorylation and colanic acid biosynthesis.Structural and functional characterization of BY-kinases represents an original and promising approach in order to develop new molecules inhibiting specifically these enzymes and to affect the virulence of bacterial pathogens.


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