Etude thermodynamique de l'initiation de la traduction et de l'élongation chez Escherichia coli

par Benoît Meyer

Thèse de doctorat en Biophysique et biologie structurale

Sous la direction de Eric Ennifar et de Philippe Dumas.

Le président du jury était Yves Mechulam.

Le jury était composé de Eric Ennifar, Philippe Dumas, Yves Mechulam, Reynald Gillet, Gulnara Yusupova, Axel Innis.

Les rapporteurs étaient Yves Mechulam, Reynald Gillet.


  • Résumé

    La traduction est un processus itératif réalisé par le ribosome. Chez Escherichia coli, le ribosome est composé d’une grande sous-unité 50S et d’une petite sous-unité 30S (S correspondant au coefficient de sédimentation). La traduction débute par la mise en place d’une interaction entre le codon d’initiation de l’ARNm et l’anticodon de l’ARNt initiateur. Cette interaction, finement régulée par les facteurs d’initiations IF1, IF2 et IF3, conduit à la formation du complexe d’initiation 30S (30SIC). Par titration calorimétrique isotherme (ITC), nous avons disséqué la thermodynamique de l’ensemble des voies possibles de formation du 30SIC. Sur la base des affinités mesurées, il a été possible d’en déduire un ordre d’assemblage préférentiel. Par cryo-microscopie électronique, nous avons ensuite essayé d’obtenir la structure de ce complexe à haute résolution. La fixation du 50S représente la dernière étape de l’initiation. Par ITC, nous avons cherché à en déterminer les paramètres thermodynamiques, puis nous avons poursuivi avec l’élongation en commençant par étudier l’incorporation d’un aminoacyl-ARNt. Enfin, la réalisation d’une étude comparative par ITC de trois antibiotiques capables de se fixer au tunnel de sortie du peptide, nous a permis d’identifier les forces moléculaires mises en jeu lors de leur interaction avec le ribosome.

  • Titre traduit

    Thermodynamic study of the translation initiation and elongation in Escherichia coli


  • Résumé

    Translation is an iterative process achieved by the ribosomal machinery. In Escherichia coli, the ribosome is composed of a large 50S subunit and a small 30S subunit (S being the sedimentation coefficient). Translation begins with the establishment of the interaction between the mRNA codon and the initiator tRNA anticodon. This interaction, under the control of initiation factors IF1, IF2 and IF3, leads to the formation of the 30S initiation complex (30SIC). Using isothermal titration calorimetry (ITC), we explored the thermodynamic landscape of all possible pathways for 30SIC formation. Based on affinities derived from ITC, we propose a preferred assembly pathway. Using cryo-electron microscopy, this knowledge was used to obtain high-resolution structures of 30SIC intermediates. Binding of the 50S is the last step for initiation. Using ITC, thermodynamic parameters were derived followed by the incorporation of an aminoacyl-tRNA. Lastly, we realized, using ITC, a comparative study of three antibiotics binding to the nascent peptide exit tunnel of the ribosome. This study leads us to determine the molecular forces involved in their interaction with the ribosome.


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