Caractérisations biochimiques et structurales d’une métacaspase et d’une enzyme branchante de glucane en alpha-(1,4) chez Candida glabrata

Biochemical and structural characterization of a metacaspase and an alpha-(1,4) glucan branching enzyme

• Auteur / Autrice : Léa Conchou
• Direction : Lionel Ballut, Nushin Aghajari
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie et Biologie Structurale
• Date : Soutenance le 17/02/2022
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Interdisciplinaire Sciences-Santé (Villeurbanne ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Molecular Microbiology and Structural Biochemistry (Lyon ; 1999-....)
• Jury : Président / Présidente : Agnès Girard-Egrot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Lionel Ballut, Nushin Aghajari, Alain Roussel, Jean-Michel Camadro, Coralie Bompard
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Roussel, Jean-Michel Camadro, Coralie Bompard

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métacaspases

Mort cellulaire

Candida glabrata

Résistance aux antifongiques

Mots clés libres

Candida glabrata

Mort cellulaire régulée

Métacaspase

Glycoside hydrolase

Enzyme branchante de glucane

Cristallographie aux rayons X

Candida glabrata

Regulated cell death

Metacaspase

Glycoside hydrolase

Glucane branching enzyme

X-ray crystallography

Résumé

Les infections causées par diverses espèces Candida ont considérablement augmenté ces dernières années notamment dans un cadre hospitalier où elles entrainent une forte mortalité. Parallèlement à Candida albicans, Candida glabrata est l’une des levures pathogènes ayant la plus forte prévalence chez l’humain. À ce jour, les composés antifongiques utilisés en traitement présentent de nombreux phénomènes de résistance nécessitant l’identification de nouvelles cibles thérapeutiques. Afin d’explorer de nouvelles voies, nous nous sommes intéressés à la métacaspase de C. glabrata. Ces protéases à cystéines sont des homologues structuraux des caspases et des effecteurs de la mort cellulaire régulée, un processus physiologique visant à maintenir l’homéostasie cellulaire chez les métazoaires et les levures. L’étude structurale, fonctionnelle et enzymatique a permis d’élucider le déroulement de la maturation de l’enzyme dans un mécanisme trans avec ses changements structuraux associés, ainsi que son activation, les deux processus étant dépendants de la présence d’ions calcium. Nous avons également étudié une enzyme branchante de glucane en alpha-(1,4) de la sous famille des GH13_8. Ces dernières sont impliquées dans le métabolisme énergétique du glycogène et plus particulièrement dans l’introduction de ramifications via la création de liaisons alpha-(1,6). L’étude biochimique et structurale a permis la résolution de la structure tridimensionnelle de l’enzyme sous une forme libre et en complexe avec un maltotriose. Nous avons également mis en évidence des particularités structurales de l’enzyme propres aux levures et plus particulièrement au phyllum des Saccharomycotina.

Infections caused by various Candida species have dramatically increased during the recent years, especially in hospitals where they are held accountable for a high mortality rate. Along with Candida albicans, Candida glabrata is one of the most prevailing pathogenic yeasts to humans. To date, antifungal compounds used in treatment present numerous resistance phenomena requiring the identification of new therapeutic targets. In order to explore new pathways, we focused on a metacaspase from C. glabrata. These cysteine proteases are structural homologues of caspases and effectors of regulated cell death, a physiological process aiming at maintaining cellular homeostasis in metazoans and yeasts. Structural, functional and enzymatic studies have allowed us to elucidate that the maturation process of the enzyme follows a trans mechanism, with the associated structural reorganization and its activation, both processes being dependent on the presence of calcium ions. We also studied an alpha-(1,4)-glucan branching enzyme from the GH13_8 subfamily. This latter is involved in the energy metabolism of glycogen and more precisely in the introduction of alpha-(1,6) glucose branching points. Biochemical and structural studies allowed determining the resolution of the three-dimensional structure of the enzyme in a free form and in complex with a maltotriose. We moreover highlighted structural features of the enzyme only present in yeasts and more particularly in the Saccharomycotina phyllum.