Mécanisme moléculaire de l'induction de l'expression de l'opéron has de Serratia marcescens

par Hélène Cwerman-Thibault

Thèse de doctorat en Microbiologie et virologie

Sous la direction de Francis Biville.

Soutenue en 2007

à Paris 7 .

mots clés

• Serratia marcescens
• Hème
• Opéron
• Régulation de l'expression des gènes bactériens
• Escherichia coli

Résumé

Le système Has de Serratia marcescens est un système d'acquisition de Thème particulièrement efficace grâce à la sécrétion d'une petite protéine de forte affinité pour Thème appelée hémophore qui capte Thème extracellulaire et le retourne au récepteur de membrane externe HasR. L'expression de ce système est soumise à la régulation pléiotrope négative médiée par la protéine Fur liée au fer et à une régulation positive spécifique par une cascade de signalisation. Cette cascade est composée de trois éléments : le récepteur de membrane externe HasR et les protéines Hasi et HasS qui sont respectivement un facteur sigma ECF et un facteur anti-sigma. La cascade de signalisation est induite par la fixation de Tholo-hémophore (chargé en hème) sur le récepteur HasR mais ni par Thème ni par Tapo-hémophore (non chargé en hème) qui se fixent aussi sur le récepteur HasR. Le stimulus qui permet le déclenchement de la cascade de signalisation a été dissocié en deux éléments nécessaires pour l'induction : l'atterrissage de Thème sur le récepteur HasR et la présence de la région 50-55 de Thémophore HasA localisée dans une des deux régions d'interaction de Thémophore avec le récepteur. Ni le transport de Thème par le récepteur HasR, ni le recyclage de Thémophore déchargé de son hème ne semblent nécessaires pour le déclenchement de la cascade de signalisation du système Has. La régulation de l'expression des gènes hasl et hasS a aussi été étudiée et nous avons mis en évidence un nouveau mode de régulation pour des facteurs sigma et anti-sigma dans lequel le facteur sigma Hasi régule positivement l'expression du facteur anti-sigma HasS.

Titre traduit

Molecular mecanism of the induction of the expression of the has operon serratia marcescens

Résumé

The Serratia marcescens Has System is a heme acquisition system particularly effective due to the secretion of a small protein named the hemophore which has a high affinity for heme, scavenge the extracellular heme and return it to the outer membrane receptor HasR. The expression of this System is submitted to the negative pleiotropic régulation mediated by the Fur protein charged with iron and to a positive specific regulation by a signaling cascade. This signaling cascade is composed of three elements: the outer membrane receptor HasR and the Hasi and HasS proteins, respectively an ECF sigma factor and an anti-sigma factor. The signaling cascade is inducted by the binding of holo-hemophore (charged with heme) on the HasR receptor but neither by heme nor by apo-hemophore (not charged with heme) that also bind to the HasR receptor. The stimulus triggering the signaling cascade can be separated in two elements necessary for induction: the heme landing on the HasR receptor and the presence of the 50-55 region of the HasA hemophore located in one of the two regions of interaction between the hemophore and the receptor. Neither the heme transport nor the recycling of the hemophore discharged of its heme seem to be necessary to trigger the signaling cascade of the Has system. The regulation of the expression of the hasl and hasS genes was also studied and we bring to light a new mode of regulation for sigma and anti-sigma factors in which the sigma factor Hasl regulates positively the expression of its anti-sigma factor HasS.