LogoLogo

Anglès, Frédéric. Impact of the molecular chaperone HSP70/DnaK on the Escherichia coli central metabolism

Anglès, Frédéric (2015). Impact of the molecular chaperone HSP70/DnaK on the Escherichia coli central metabolism.

[img]PDF (Accès restreint. S'adresser à l'accueil de la BU Sciences de Toulouse) - Accès intranet - nécessite un logiciel de visualisation PDF comme GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
3379Kb

Résumé en francais

Le réseau de protéines chaperons est hautement conservé dans l'ensemble du vivant. Il régule l'homéostasie des protéines au sein de la cellule en condition de croissance normale ainsi qu'en réponse à des stress environnementaux. Les chaperons membres de la famille HSP70 (Heat Shock Protein 70 kDa), famille particulièrement conservée, agissent tout au long de la biogénèse des protéines et orchestrent une pléthore de processus cellulaires liés au repliement et/ou au remodelage de protéines. Le cycle ATP-dépendant du chaperon HSP70 repose sur une étroite collaboration avec ses partenaires co-chaperons. Parmi ces co-chaperons, on distingue les membres de la famille DnaJ/HSP40 qui transfèrent les substrats vers HSP70 et stimulent son activité ATPasique, et les facteurs d'échange de nucléotides qui assurent la réinitialisation du cycle d'HSP70 permettant ainsi la libération du substrat. Au sein de la bactérie E. coli, la protéine HSP70 est appelée DnaK. Elle agit de concert avec les deux co-chaperons DnaJ et GrpE (ensemble nommés DnaKJE) afin d'assister les protéines dans leur repliement au cours de la synthèse de novo, de désagréger des protéines mal repliées, de faciliter l'adressage et le passage de protéines à travers les membranes biologiques, et de remodeler certains complexes protéiques impliqués dans des processus cellulaires variés. DnaKJE coopère efficacement avec d'autres systèmes chaperons majeurs, tels que la protéine Trigger Factor (TF) associée aux ribosomes et le complexe chaperonine GroESL, notamment pour le repliement de protéines nouvellement synthétisées dans le cytosol. De plus, une des fonctions cellulaires majeure du système DnaKJE est son implication dans la réponse au stress thermique (Heat Shock Response - HSR). DnaKJE contrôle la HSR en interagissant directement avec le facteur de transcription s32, sous-unité de l'ARN polymérase. Cette interaction facilite la dégradation de s32 par la protéase FtsH. En condition de stress, l'accumulation de protéines mal repliées au sein de la cellule entraine le recrutement de DnaKJE et par conséquent, la stabilisation de s32. Suite à cette stabilisation, une induction de la transcription de plus d'une centaine de gènes codant entre autres, pour des protéines chaperons et des protéases se met en place dans la cellule pour lutter contre le stress environnant. De ce fait, DnaK et ses co-chaperons sont considérés comme des éléments clés de la réponse cellulaire contre le collapse de l'homéostasie protéique par action directe sur des protéines mal repliées et indirecte en modulant la synthèse de nombreuses HSPs, via s32. L'étude récente de l'intéractome de DnaK révèle qu'au moins 50% des enzymes impliquées au sein du métabolisme central (MC) de la cellule interagissent avec DnaK à température physiologique. A travers l'analyse d'une banque de suppresseurs multi-copie, nous avons identifié six gènes associés au MC : ackA, ldhA, lpd, pykF, talB et csrC qui lorsqu'ils sont surexprimés, permettent de restaurer partiellement le défaut de croissance d'une souche mutante n'exprimant pas les chaperons DnaK et Trigger Factor (deltatig deltadnaKJ). Remarquablement, la surexpression d'ackA, talB et csrC supprime également le défaut de croissance d'un mutant dnaK à haute température, ce qui suggère une implication importante de DnaK au niveau du MC. Dans ce projet, l'implication de DnaK dans le fonctionnement du métabolisme carboné a été établi par une analyse métabolique combinant analyses macro-cinétiques (suivi de croissance, analyse de la consommation des substrats et de la production de produits du métabolisme) sur différentes sources de carbones seules ou en mélange et analyses micro-cinétiques (flux métaboliques par marquage 13C). Finalement, ces travaux apportent différentes hypothèses quant au rôle de DnaK dans le contrôle du MC, directement ou indirectement via la régulation de la HSR, en réponse à une défaillance de l'homéostasie protéique ou d'une carence nutritionnelle.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Genevaux, Pierre
Letisse, Fabien
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Laboratoire de Microbiologie et Génétique Moléculaires (LMGM), UMR 5100 ; Laboratoire d’Ingénierie des Laboratoire Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP), UMR 792
Mots-clés libres :HSP70 - DnaK - Central metabolism - Escherichia coli
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :01 Mar 2016 13:56