La chaine respiratoire et la production d'atp chez bacillus subtilis. Caracterisation de mutants de la quinol oxydase et de l'atp synthase

par MARGARIDA SANTANA

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie

Sous la direction de Antoine Danchin.

Soutenue en 1995

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

La chaine respiratoire de bacillus subtilis contient au moins quatre oxydases terminales. Deux de ces oxydases terminales, la quinol oxydase aa#3-600 et la cytochrome c oxydase caa#3-605 ont ete purifiees. Les genes de l'operon ctacdef qui codent les sous-unites de l'oxydase caa#3-605 ont ete isoles et sequences. Dans notre laboratoire, nous avons isole et sequence les genes de l'operon qoxabcd codant les sous-unites de l'oxydase aa#3-600. L'etude de l'expression des deux operons montre que l'expression de l'operon qoxabcd est constitutive, tandis que celle de l'operon ctacdef est dereprimee quand la source de carbone est non fermentescible. Pendant la croissance vegetative et en l'absence de l'oxydase aa#3-600, b. Subtilis utilise une oxydase alternative de type o. La reduction des parametres de croissance en milieu minimum glucose a 37c, ainsi que la reduction de la valeur du rapport atp/adp suggerent que la voie des electrons jusqu'a cette oxydase alternative pourrait etre responsable d'une diminution de l'efficacite de la chaine respiratoire chez les mutants qox ; pour compenser la diminution de la production d'atp par phosphorylation oxydative, les mutants qox augmentent la phosphorylation au niveau du substrat, dirigeant le carbone vers la formation d'acetate. Nous avons clone et sequence les genes de l'operon atp qui code les sous-unites de l'enzyme membranaire, l'atp synthase. Cette enzyme utilise le gradient de protons etabli lors de flux d'electrons dans la chaine respiratoire pour la synthese d'atp. Deux mutants de deletion de cet operon, montrent une diminution du taux et du rendement de croissance en milieu minimum glucose a 37c par rapport a la souche sauvage. Cette reduction peut etre correlee avec une diminution du rapport atp/adp et avec un doublement de la production d'acetate chez ces mutants. Donc, les mutants atp dirigent aussi le carbone vers la formation d'acetate et augmentent le flux glycolytique. L'augmentation du flux catabolique conduit a l'augmentation de la production de nadh, et les mutants atp augmentent le taux specifique de respiration ; l'expression de genes de respiration est augmentee. L'expression de ces genes augmente aussi dans un contexte qox, suggerant qu'un meme signal de regulation de l'expression de ces genes (peut-etre le rapport atp/adp et/ou le rapport nadh/nad#+) est active dans les deux cas

Titre traduit

Bacillus subtilis respiratory chain, characterization of aa3-600 quinol oxidase and f#0f#1 atpase mutants

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