Mécanisme d'adressage à la membrane externe d'Escherichia coli de la sécrétine PulD du système de sécrétion de type II

par Séverine Collin

Thèse de doctorat en Microbiologie fondamentale

Sous la direction de Anthony Pugsley.

Soutenue en 2009

à Paris 7 .

mots clés

• Protéines de la membrane externe bactérienne
• Escherichia coli
• Membrane cellulaire
• Protéines Escherichia coli
• Sécrétine
• Fusion artificielle de gènes

Résumé

La membrane externe des bactéries à Qram négatif est composée de deux grandes classes de protéines. Les protéines en forme de tonneau bêta sont chaperonnées dans le périplasme par les protéines SurA, Skp et DegP et adressées à la membrane externe où elles sont insérées par le complexe Bam (beta-barrel assembly machinery). Les lipoprotéines (protéines ancrées dans la bicouche lipidique par trois acides gras) sont acheminées par la machinerie Loi (localisation of outer membrane lipoprotein), dont LolA, la navette périplasmique transmet la lipoprotéine au récepteur membranaire LolB, responsable de l'insertion des acides gras dans la membrane. La sécrétine PulD du système de sécrétion de type II de Klebsiella oxytoca, un multimère de 12 sous-unités et de SOOkDa, fait partie d'une autre famille, celle des protéines les plus proéminentes de la membrane externe. Afin de comprendre le mécanisme d'adressage de PulD dans le périplasme et au niveau de la membrane externe, nous avons dans un premier testé le rôle de la voie générale d'assemblage. Nous avons montré que le processus de multimérisation et d'insertion de PulD dans la membrane externe est indépendant de la machinerie Bam. L'implication des protéines chaperons générales dans le périplasme serait mineure mais reste à définir plus précisément. Dans un deuxième temps, nous avons étudié la relation de PulD avec sa lipoprotéine chaperon spécifique, PulS. Nous avons pour la première fois mis en évidence l'adressage d'une protéine non lipidée et intégrale de la membrane externe par la voie Loi, en identifiant un complexe périplasmique tripartite formé de LolA, d'une lipoprotéine chaperon spécifique, PulS (ou pilotine) et de PulD.

Titre traduit

Outer membrane targeting of the secretin of the type II secretion system of Escherichia coli

Résumé

The outer membrane of Gram negative bacteria is composed of two main protein classes. Beta-barrel proteins are chaperoned in the periplasm by SurA, Skp and DegP and adressed to the outer membrane where their insertion is dependent on the Bam complex (beta-barrel assembly machinery). Lipoproteins (proteins anchored in the lipid bilayer via three fatty acids) are targeted via the Loi machinery (localisation of outer membrane lipoprotein). The periplasmic shuttle LolA transfers the lipoprotein to the outer membrane receptor LolB, responsible for the fatty acid insertion in the membrane. The secretin PulD, a dodecamer complex of SOOKDa, of the Klebsiella oxytoca type II secretion System, is part of another class of protein: the largest proteins of the outer membrane. In order to understand the targeting and assembly mecanism PulD in the periplasm and at the outer membrane, we first investigated thé général assembly pathway. We showed that multimerisation and the insertion of PulD in the outer membrane is independent of the Bam machinery. The minor role of the general chaperons in the periplasm remain to be further described. Then, we studied the relation between PulD and its specific chaperon lipoprotein, PulS. We could highlight for the first time the targeting of an integral, non-lipidated outer membrane protein by the Loi machinery by identifying a periplasmic complex formed by LolA, PulS (or pilotin) and PulD.