Rôle de la petite GTPase CgtA dans la biogenèse du ribosome et la réponse au stress chez Escherichia coli

• Auteur / Autrice : Samia rim Maouche
• Direction : Emmanuelle Bouveret
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 21/12/2012
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Barras
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Bouveret, Frédéric Barras, Mathias Springer, Jean-michel Jault, Mireille Ansaldi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mathias Springer, Jean-michel Jault

Mots clés

Mots clés contrôlés

Métabolisme lipidique

Escherichia coli

Ribosomes

Mots clés libres

CgtA

Biogénèse du ribosome

Réponse stringente

PpGpp

Escherichia coli

RluD

CgtA

Ribosome biogenesis

Stringent response

PpGpp

Escherichia coli

RluD

Résumé

La réponse stringente est un processus mis en place lors d'une carence nutritionnelle qui permet l'arrêt coordonné de la croissance. Cette réponse essentielle à la survie des bactéries est très conservée. Elle se caractérise par la production et l'accumulation de guanosine tretra- et pentaphosphate (ppGpp). Le ppGpp, en se fixant sur l'ARN polymérase modifie ses propriétés cinétiques et affecte ainsi de manière globale la transcription de très nombreux gènes. Principalement, l'accumulation de ppGpp inhibe la biosynthèse des ARNs stables (ARNr et ARNt) et en conséquence inhibe la biogenèse des ribosomes. Chez Escherichia coli, le niveau de ppGpp est régulé par les deux enzymes RelA et SpoT. Lors d'une carence en acides aminés, RelA fixée au ribosome détecte le blocage de la machinerie traductionnelle causée par la fixation d'un ARNt déacylé au site A du ribosome, et synthétise du ppGpp. SpoT quant à elle serait capable de détecter et de synthétiser le ppGpp en réponse à d'autres carences nutritionnelles notamment en source de carbone, mais les mécanismes et les signaux détectés sont inconnus. Il a été proposé que la protéine CgtA serait impliquée dans le contrôle de la réponse stringente, en interagissant avec SpoT au niveau des ribosomes. CgtA est une GTPase conservée et essentielle de la famille Obg, mais sa fonction précise est inconnue. Elle a été impliquée à la fois dans la maturation des ribosomes et dans la ségrégation des chromosomes et la division. Le gène cgtA est situé en aval des gènes rplU, rpmA, et yhbE codant respectivement pour les protéines L21 et L27 de la sous-unité 50S du ribosome et pour une protéine intégrale de membrane interne de fonction inconnue.

The stringent response is a physiological process that occurs when bacterial cells encounter nutritional stresses, and allowing coordinated growth arrest. This conserved response is characterized by the accumulation of tetra- and pentaphosphate guanosine (ppGpp). ppGpp bind to RNA polymerase and modifies its kinetic properties, thereby affecting the transcription of many genes. Prinicpaly, ppGpp accumulation inhibits stable RNAs (rRNA and tRNA) biosynthesis, which in consequence inhibits ribosome biogenesis. Escherichia coli contains two enzymes involved in ppGpp metabolism, RelA and SpoT. During amino acid starvation, RelA bound to ribosomes produces ppGpp in response to the presence of uncharged tRNA in the ribosomal A-site. In contrast, SpoT produces ppGpp in response to other types of nutrient limitations, such as carbon starvation, but the detected signals and mechanism involved are still unknown. It has been proposed that the CgtA protein is involved in the stringent response control by interacting with SpoT at the ribosome. CgtA is a conserved and essential small GTPase of the Obg family. CgtA has also been implicated in ribosome maturation, chromosome segregation and division, but its precise function remains unknown. The cgtA gene is located downstream of rplU, rpmA and yhbE genes coding respectively for L21 and L27 proteins of the 50S subunit of the ribosome, and an integral inner membrane protein of unknown function. This genetic proximity with rplU and rpmA genes is highly conserved in bacteria. My thesis work was therefore organized around three questions. First, understanding the role of CgtA in growth control and in the stringent response.