Etude de l'activation du système Zra : régulation de l'activation de ZraS par ZraP la protéine accessoire du système.

par Raleb Taher

Projet de thèse en Biologie Structurale et Nanobiologie

Sous la direction de EVE (csv) De la gorgue de rosny.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de Chimie et Sciences du Vivant , en partenariat avec Institut de Biologie Structurale (laboratoire) et de Groupe Metalloproteines (equipe de recherche) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    L'espace périplasmique des bactéries à Gram-négatif est a l'interface entre l'environnement et le cytoplasme. De ce fait il est exposé directement aux stress de l'environnement (et à des agents nocifs) et risque donc d'être endommagé. Pour se protéger, ces bactéries ont developpées des systèmes à deux composantes qui permettent la détection et la réponse adéquate aux stress détectés dans le périplasme. ZraSR fait parti de ces systèmes même si il est associé à ZraP, une protéine qui lie le zinc. Le système ZraPSR est fonctionnellement homologue au système CpxPAR qui régule l'homéostasie générale de l'espace périplasmique. ZraS est un senseur transmembranaire et ZraR est un régulateur cytoplasmique. Les premières études de ZraP mettent en avant son rôle dans la résistance au zinc. En combinant des études in vitro et in vivo, nous avons pu remarquer que ZraP est induit par la présence de zinc mais ne permets pas, seul, aux bactéries de résister à de fortes concentrations en zinc. La caractérisation biochimique de ZraP montre une organisation en tétramère de dimères (octamère) mais aussi que le site de fixation préférentiel est l'histidine 1. De plus, ZraP possède une activité chaperon potentialisée par la présence de métal. Des études menées sur le système ZraPSR de S. enterica a permis de montrer l'implication de ce système dans la résistance aux antibiotiques. L'étude de ce système nous permettra de comprendre l'intérêt de la régulation fine de ce système de par ZraP et aussi, éventuellement, l'implication de ce système dans la résistance des bactéries à Gram négatif aux antibiotiques.

  • Titre traduit

    Study of the activation of Zra system : regulation of ZraS zinc activation by the accessory protein of the systeme ZraP.


  • Résumé

    Bacteria are exposed to external perturbations due to environmental changes or to the presence of noxious agents. Because the bacterial cell envelope forms the barrier between the inside and the outside of the cell it is highly susceptible to be damaged by theses perturbations but it is also the first line of defense. To survive gram-negative bacteria have developed two component system (TCS) that detect and respond to these envelope stresses. ZraSR is one of these TCS, although it is atypical because associated with ZraP, a periplasmic protein described as a zinc scavenger. ZraPSR system have been shown to be functionally homologous to the CpxPAR system which detects general envelope stresses and activate the response. ZraS is the transmembrane sensor protein and ZraR the cytoplasmic regulator. ZraP was proposed to allow bacteria to detect increasing concentration of zinc in the periplasm leading to activation of ZraS/R. By combining in vivo and in vitro studies, we have shown that even if its expression depends on zinc concentration, ZraP is not directly involved in zinc resistance. In addition, ZraP is a repressor of both its own expression and that of ZraSR, suggesting that upon zinc binding, ZraP dissociate from ZraS allowing signal transduction. Our biochemical experiments on the purified protein described ZraP as a dimeric protein which adopts an octameric state by oligomerization through its C-terminal domain. It binds metal at its N-terminal domain. Furthermore, ZraP possesses a chaperone activity mediated by its metal binding state. Interestingly, studies in S. enterica showed that ZraPSR system is also implicated in bacterial resistance to envelope-targeting antibiotic. By studying this system we try to understand how ZraP add a regulation step to ZraSR TCS and, eventually, the way ZraPSR help bacteria against antibiotic stress.