Discovery and characterization of a new metallophore-mediated metal uptake pathway in Pseudomonas aeruginosa

par Nicolas Oswaldo Gomez

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Romé Voulhoux.

Le président du jury était Chantal Tardif.

Le jury était composé de Pascal Arnoux.

Les rapporteurs étaient Isabelle Schalk, Alain Filloux.

  • Titre traduit

    Découverte et caractérisation d’une nouvelle voie d’acquisition des métaux médiée par un metallophore chez Pseudomonas aeruginosa


  • Résumé

    Les métaux biologiques sont nécessaires à la croissance et à la survie de tous les organismes vivants. Une stratégie conservée chez les bactéries est la biosynthèse de petites molécules avec une forte affinité pour les métaux nommé métallophores, leur sécrétion dans le milieu environnant, et la réabsorption d'un complexe métal-métallophore par des récepteurs spécifiques.Durant ma thèse, j'ai contribué à la découverte d'une nouvelle voie d'import des métaux médiée par un métallophore. Les quatre gènes cnt de Pseudomonas aeruginosa sont inclus dans un opéron, impliqué dans la biosynthèse (cntL & cntM), l’export au travers de la membrane interne (MI, cntI) et l’import à travers de la membrane externe (ME, cntO), d'un nouveau métallophore que nous avons nommé pseudopaline. (Lhospice*, Gomez*, Ouerdane* et al., Scientific reports, 2017). Nous avons déterminé que la pseudopaline est sécrétée en deux étapes. La première étape de passage au travers de la MI est assuré par CntI, et la deuxième étape de passage au travers de la ME est assuré par la pompe d'efflux MexAB couplée à OprM (Gomez et al., soumis). Quand le complexe métal-pseudopaline est importé dans le périplasme après avoir été reconnu par le récepteur CntO, il est modifié par un mécanisme encore inconnu que nous mettons en évidence, permettant probablement la libération du métal. Enfin, nous avons constaté que la machinerie pseudopaline est liée à l'activité exoprotease. IMPa, un facteur de virulence avec un effet immunomodulateur, bénéficie du Zn acquis par la machinerie pseudopaline (Gomez et al., en préparation), ce qui constitue une première explication au rôle de la pseudopaline durant les phases d’infection.


  • Résumé

    Biological metal are necessary for the growth and survival of all organisms. A shared strategy between bacteria is the biosynthesis of small molecules with an outstanding affinity for metals called metallophores, their secretion in the extracellular space, and the recovery of a metal-complexed metallophore through dedicated membrane transporters.During my PhD, I contributed to the discovery of a new metal uptake pathway mediated by a previously unknown metallophore. The four cnt genes (PA4834-4837) of Pseudomonas aeruginosa are embedded in an operon, involved in the biosynthesis (cntL and cntM), inner membrane (IM) export (cntI) and outer membrane (OM) recovery (cntO) of a nicotianamine-like metallophore that we named pseudopaline (Lhospice*, Gomez*, Ouerdane* et al. 2017). We determined that pseudopaline’s two steps secretion relies on CntI for IM export and the efflux pump MexAB-OprM for the crossing of the OM (Gomez et al, submitted). When retrieved from the extracellular space through CntO, we showed that the loaded metallophore is modified by an unknown mechanism, conceivably allowing metal release. Lastly, we identified an interplay between pseudopaline and exoproteases activity. IMPa, a virulence factor with an immuno-modulator function, directly benefit from zinc acquired by pseudopaline function (Gomez et al, in preparation), thus, constituting a possible explanation to the important role of this metal uptake pathway during infection.

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