Stress and translation : implication of 16S rRNA methylations in Escherichia coli and characterization of a toxin-antitoxin system of Sinorhizobium meliloti

par Manon Thomet

Thèse de doctorat en Microbiologie, Virologie, Parasitologie

Sous la direction de Gwennola Ermel et de Isabella Moll.

Soutenue le 30-11-2018

à Rennes 1 , dans le cadre de Biologie-Santé , en partenariat avec Universite Bretagne Loire (ComuE) et de Institut de Génétique et Développement de Rennes (UMR 6290) (laboratoire) .

  • Titre traduit

    Stress et traduction : implication des méthylations de l’ARNr 16S chez Escherichia coli et caractérisation d’un système toxine-antitoxine de Sinorhizobium meliloti


  • Résumé

    Les bactéries sont capables de vivre dans une grande variété d'environnements différents et sont confrontées à des conditions en constante évolution. Par conséquent, elles doivent rapidement adapter leur métabolisme en utilisant différentes régulations aux niveaux transcriptionnel et traductionnel. Ces régulations sont largement étudiées et bien caractérisées. Cependant, les implications du ribosome sur la modulation de la traduction au cours de la réponse aux stress commencent à être explorées. Dans ce contexte de régulation ribosomique, l'hétérogénéité de la machinerie pourrait jouer un rôle important. En effet, le ribosome n'est pas une particule invariable et ses composants (ARNr, protéines ribosomiques) et leurs modifications peuvent varier. Les modifications des ARNr sont situées dans les sites fonctionnels du ribosome et sont particulièrement conservées, ce qui sous-entend leur potentielle importance. Cependant, leur rôle physiologique n'est pas toujours bien défini. Nous nous sommes intéressés aux méthylations de l'ARNr 16S et avons étudié leur rôle dans la traduction, dans des conditions favorables et stressantes. Nous avons démontré que l'absence de certaines méthylations augmente la traduction dans des conditions stressantes et non stressantes. Ainsi, les ribosomes modifiés peuvent jouer un rôle bénéfique lors de la réponse au stress. Une autre façon d'agir sur la traduction dans des conditions stressantes consiste à cibler les ARNm. C'est notamment le cas des toxines endoribonucléases qui sont spécifiquement produites lors de conditions stressantes. Ainsi, nous avons caractérisé le système toxine-antitoxine HicAB de Sinorhizobium meliloti. Nous prévoyons d’utiliser la toxine HicA afin d’étudier la réponse à son activité endoribonucléase chez les mutants ne possédant pas certaines modifications ribosomiques.


  • Résumé

    Bacteria are able to live in a large variety of environments and they face constantly changing conditions. Therefore they have to adapt quickly to their metabolism using different regulations at the transcriptional and translational levels. Those types of regulation are extensively studied and well characterized. However, the implications of the ribosome in modulation of translation during stress response remains poorly understood. In this context of ribosomal regulation, the heterogeneity of the machinery could play a relevant role. Indeed, the ribosome is not an invariable particle and its components (rRNAs, r-proteins) and their modifications may vary. Modifications of ribosomal RNAs are clustered in the functional sites of the ribosome and are particularly conserved, underlying their potential importance. However their physiological role is still unclear. We focused on methylations of the 16S rRNA and investigated their role in translation under favourable and stressful conditions. We successfully demonstrated that lack of some methylations increases translation under stressful and non stressful conditions. So, lack of methylation may give an advantage to ribosomes during stress response. Another way to act on translation under stressful conditions resides in targeting mRNAs. This is particularly the case for endoribonuclease toxins that are specifically produced during detrimental conditions. Thus, we characterized S. meliloti toxin-antitoxin system HicAB. We plan to use it in order to study the response to HicA toxin of mutants lacking some ribosomal modifications.


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