Caractérisation structurale et fonctionnelle de la peptide déformylase du phage Vp16T

par Julien Nusbaum

Thèse de doctorat en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Carmela Giglione.

Le président du jury était Stéphanie Bury-Moné.

Le jury était composé de Carmela Giglione, Stéphanie Bury-Moné, Pierre Genevaux, Reynald Gillet, Pascale Romby, Sonia Fieulaine.

Les rapporteurs étaient Pierre Genevaux, Reynald Gillet.


  • Résumé

    Les protéines en cours de synthèse subissent des modifications très précoces de leur extrémité N-terminale, dès lors que celle-ci émerge du tunnel de sortie du ribosome. La première modification est l’excision de la méthionine initiatrice, assurée par une méthionine aminopeptidase (MetAP), précédée de sa déformylation par une enzyme peptide déformylase (PDF) chez les bactéries et dans les mitochondries et chloroplastes. Ce processus est ubiquitaire et essentiel, et a été décrit dans tout le règne du vivant. Chez les bactéries, les PDFs de type 1B se fixeraient au ribosome à proximité de l’extrémité du tunnel de sortie du peptide naissant, via son hélice α C-terminale. Or des analyses métagénomiques récentes ont révélé la présence insoupçonnée de gènes codant des PDFs putatives chez des virus marins. De manière inattendue, toutes les PDF virales présentent des séquences C-terminales très courtes et dépourvues de l’hélice α3. L’identification de ces PDFs atypiques soulève alors de nouvelles questions quant à leur possible interaction au ribosome et à leur fonction biologique. L’objectif de ma thèse a donc été de réaliser la caractérisation complète et intégrée de la peptide déformylase du bactériophage Vp16T, dont la séquence est l’une des plus courtes connues à ce jour. J’ai montré que le phage Vp16T code une protéine active, in vivo et in vitro, et qu’elle peut se lier au ribosome malgré l’absence d’hélice α C-terminale. La caractérisation structure-fonction de Vp16PDF a révélé des caractéristiques uniques qui pourraient alors expliquer sa fonction au cours de la réplication du phage. Ainsi j’ai montré que l’expression de Vp16PDF chez E. coli modifie la structure de l’enveloppe, induit l’accumulation d’agrégats et finalement inhibe la croissance bactérienne. De plus, l’étude de souches bactériennes mutantes a montré que Vp16PDF interfère spécifiquement avec le repliement et l’adressage de protéines membranaires. Cette dernière fonction pourrait permettre de déstabiliser la membrane de l’hôte et ainsi favoriser la libération des particules virales.

  • Titre traduit

    Structural and functional characterization of the phage Vp16T peptide deformylase


  • Résumé

    Being synthesized proteins undergo very early changes in their N-terminal end, since it emerges from the outlet channel of the ribosome. The first modification is the excision of the initiator methionine, provided by a methionine aminopeptidase (MetAP), preceded by its deformylating enzyme peptide deformylase (PDF) in bacteria and in mitochondria and chloroplasts. This process is ubiquitous and essential, and has been described in the kingdom of life. In bacteria, Type 1B PDFs would bind to the ribosome near the end of the outlet tunnel of the nascent peptide via its C-terminal helix α. But recent metagenomic analyzes revealed the unexpected presence of genes encoding putative PDFs in marine viruses. Unexpectedly, all viral PDF have very short C-terminal sequences and lacking the α3 helix. The identification of these atypical PDFs then raises new questions about their possible interaction with ribosome and their biological function. The aim of my thesis was therefore to achieve the complete and integrated characterization of peptide deformylase bacteriophage Vp16T, the sequence is one of the shortest known to date. I showed that the phage Vp16T code an active protein in vivo and in vitro, and can bind to the ribosome despite the absence of the C-terminal helix α. The structure-function characterization Vp16PDF revealed unique features that could then explain its function in the replication of the phage. Thus I have shown that expression in E. coli Vp16PDF modifies the envelope structure, induces accumulation of aggregates and ultimately inhibits bacterial growth. In addition, the study of mutant bacterial strains showed that Vp16PDF specifically interfere with the folding and addressing of membrane proteins. This latter function could help destabilize the membrane of the host and thereby promote release of viral particles.


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