L'adaptation d'escherichia coli à la carence en phosphate

by Mélanie Guillemet

Doctoral thesis in Microbiologie, biologie végétale et biotechnologies

Under the supervision of Patrice Moreau.

defended on 17-12-2010

in Aix-Marseille 2 , under the authority of Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille) , in a partnership with Laboratoire de Chimie bactérienne (Marseille) (laboratoire) .

Thesis committee President: Frédéric Barras.

Thesis committee members: Patrice Moreau, Frédéric Barras, Dominique Schneider, Marie-Joëlle Virolle, Vincent Mejean.

Examiners: Dominique Schneider, Marie-Joëlle Virolle.

  • Alternative Title

    Adaptation of Escherichia coli to phosphate starvation


  • Abstract

    E. coli K-12 can survive prolonged incubation under aerobic, Pi starvation conditions as a result of the induction by RpoS of poxB and gadB. However, rpoS mutants survived Pi starvation by using a new strategy. Metabolism in rpoS mutants required the activity of Fur in order to decrease the synthesis of the small RNA RyhB that might otherwise inhibit the synthesis of iron-rich proteins such as SDH and FumA. Fur activity and the lack of RpoS activity allow a substantial activity of the TCA cycle to continue in stationary phase in rpoS mutants, which decreases the production of acetic acid and, eventually, allows growth on acetic acid and Pi excreted into the medium. During experimental evolution experiments conducted in Pi-limiting medium containing no glutamate, wt cells rapidly evolved mutants that detoxified acetic acid from the medium and survived during prolonged incubation. One evolved strain, added as a minority in mixed culture, could grow between days 1 and 3 of incubation provided that the PHO regulon was induced. One mutation that inactivated RpoS activity and one that activated the PhnE phosphorylated products-transport activity (normally cryptic) were necessary and sufficient to provide such phenotype. phnE+ rpoS- double mutants can grow in cultures containing a majority of wt cells (phnE- rpoS+) probably because PhnE activity scavenges low levels of phosphorylated products excreted by wt cells, when the lack of RpoS activity helps to maintain induction of the PHO regulon and a substantial activity of the TCA cycle in slow growing cells.


  • Abstract

    E. coli K-12 peut survivre lors d'une incubation prolongée en carence en Pi, en condition aérobie, grâce à l'induction par RpoS de poxB et gadB. Les mutants rpoS survivent en utilisant une nouvelle stratégie. Le métabolisme des mutants rpoS nécessite l'activité du répresseur Fur pour diminuer la synthèse du petit ARN RyhB, qui inhibe la synthèse de protéines riches en fer (Sdh et FumA). L'activité Fur et l’absence de RpoS permettent ensemble qu’une activité substantielle du cycle TCA se poursuive en phase stationnaire, ce qui diminue la production d'acide acétique et, finalement, permet la croissance sur l'acide acétique et le Pi excrété dans le milieu. Lors d'une évolution expérimentale dans un milieu minimum limitant en Pi, les bactéries de type sauvage donnent rapidement naissance à des mutants qui détoxiquent l'acide acétique du milieu et survivent lors d'une incubation prolongée. Une souche évoluée ajoutée en minorité dans une culture mixte peut croître entre les jours 1 et 3 d’incubation grâce à l’acquisition de deux mutations : une délétion de 1 pb qui inactive RpoS et une délétion de 8 bp qui active PhnE, un transporteur de produits phosphorylés qui est normalement cryptique. Les mutants phnE+ rpoS- peuvent croître dans des cultures contenant une majorité de bactéries de type sauvage (phnE- rpoS+) grâce à 1°) l'activité PhnE, qui pourrait récupérer des produits phosphorylés excrétés par les bactéries de type sauvage carencées en Pi, et 2°) le manque d'activité RpoS qui, d’une part favorise l'induction du régulon PHO et donc de phnE, et d’autre part maintient l’entrée du flux métabolique dans le cycle TCA.


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  • Details : 1 vol. (129 f.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 115-128

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