Extreme radiation tolerance of Deinococcus deserti : Characterization of the central regulator IrrE

par Monika Ludanyi

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Arjan De groot.

Le président du jury était Amel Latifi.

Le jury était composé de Nico Nouwen, Laurence Blanchard.

Les rapporteurs étaient Joanna Timmins, Sylvie Elsen.


  • Résumé

    Les bactéries du genre Deinococcus sont extrêmement tolérantes à de fortes doses de radiations. Des études antérieures ont montré que IrrE est nécessaire à la radiotolérance et à l'induction des gènes de réparation de l'ADN après exposition des cellules à l'irradiation. Pendant des années il est resté inconnu comment IrrE active l'expression de ces gènes. L'objectif de ma thèse était la caractérisation de la voie de signalisation dépendent de IrrE chez Deinococcus deserti. Pour cela, des approches biochimiques et génétiques ont été utilisées. Les premiers résultats ont fortement suggéré que IrrE agit indirectement sur l'activation de l'expression des gènes. En utilisant des expériences in vitro et in vivo, nous avons montré que IrrE de Deinococcus deserti interagit avec DdrO, un régulateur potentiel qui est codé par un gène radio-induit et qui est, comme IrrE, conservé chez les Deinococcus. De plus, IrrE clive DdrO in vitro mais aussi in vivo lorsque les deux protéines sont co-exprimées chez Escherichia coli. Ce clivage est abolit en présence d'un agent chélateur de métaux, l'EDTA. Chez D. deserti, le clivage de DdrO dépendent de IrrE a été observé mais seulement après exposition à l'irradiation. En parallèle, nous avons montré que la répression du promoteur d'un gène radio-inductible est dépendante de DdrO. Nos résultats montrent donc que IrrE est une métalloprotéase et nous proposons que le répresseur DdrO soit désactivé après clivage par IrrE conduisant à l'induction de différents gènes indispensables pour la réparation de l'ADN et la survie des cellules après exposition de Deinococcus à l'irradiation.


  • Résumé

    Deinococcus bacteria are famous for their extreme tolerance to high doses of radiation. Earlier studies have shown that IrrE protein is required for radiation tolerance and for induction of DNA repair genes after exposure of cells to radiation. However, for years it has remained unknown how IrrE activates gene expression. The aim of my thesis was to characterize the IrrE-dependent regulation pathway in Deinococcus deserti. For this, biochemical and genetic approaches were used. The first results strongly suggested that IrrE activates gene expression in an indirect manner. Then, using other in vivo and in vitro experiments, IrrE from Deinococcus deserti was found to interact with DdrO, a predicted regulator encoded by a radiation-induced gene that is, like irrE, highly conserved in Deinococcus. Moreover, IrrE was found to cleave DdrO in vitro and also in vivo when the proteins were co-expressed in Escherichia coli. This cleavage was not observed in the presence of the metal chelator EDTA. In D. deserti, IrrE-dependent cleavage of DdrO was observed only after exposure to radiation. Furthermore, DdrO-dependent repression of the promoter of a radiation-induced gene was shown. Our results demonstrate that IrrE is a metalloprotease and we propose that IrrE-mediated cleavage inactivates repressor protein DdrO, leading to transcriptional induction of various genes required for DNA repair and cell survival after exposure of Deinococcus to radiation.

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  • Détails : 1 vol. (152p.)
  • Annexes : ref. bibliogr. p. 133-145

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