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Nguyen, Minh Chau. Étude structurale et fonctionnelle des modifications post-traductionnelles du domaine ACP dans les polykétides synthases mycobactériennes de type I

Nguyen, Minh Chau (2019). Étude structurale et fonctionnelle des modifications post-traductionnelles du domaine ACP dans les polykétides synthases mycobactériennes de type I.

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Résumé en francais

Les mycobactéries pathogènes représentent toujours des menaces majeures pour la santé humaine. Parmi celles-ci, on trouve Mycobacterium tuberculosis, l'agent étiologique de la tuberculose, l'une des maladies les plus dangereuses de l'histoire humaine. D'autre part, Mycobacterium abscessus est de plus en plus redoutée en raison des maladies pulmonaires qu'elle cause, en particulier chez les hôtes vulnérables comme les patients atteints de mucoviscidose. Les polykétides synthases (PKS) participent à la biosynthèse de divers lipides complexes de l'enveloppe cellulaire des mycobactéries, qui constitue la première ligne de défense contre les molécules toxiques de l'hôte. Pour être catalytiquement actives, les PKS doivent être activés post-traductionnellement par les 4'-phosphopantethéinyl transférases (PPTases). Les PPTases transfèrent le bras phosphopantéthéinyl (Ppant) du coenzyme A (CoA) sur un résidu sérine conservé des domaines "acyl carrier protein " (ACP) des PKSs. Une fois activé, ce domaine ACP transfère les produits intermédiaires attachés à l'extrémité du bras Ppant à d'autres domaines catalytiques des PKSs. La caractérisation des interactions entre le domaine ACP et ses partenaires, comprenant les PPTases et les autres domaines d'une même PKSs, est essentielle pour comprendre les relations structure-fonction de cette importante classe de mégasynthases. Dans un premier projet, nous avons choisi de caractériser biochimiquement et structuralement PptAb, la PPTase de M. abscessus, qui est une cible prometteuse pour traiter les patients atteints de mucoviscidose. Nous avons obtenu des cristaux de PptAb dans diverses conditions, à pH acide et physiologique. Nous avons observé un effet du pH sur la liaison des cofacteurs. De plus, nous avons caractérisé l'effet des ions métalliques sur PptAb et constaté que les ions Mn2+ ont un effet positif sur la stabilité de la protéine alors que la réaction de transfert in vitro est plus rapide en présence d'ions Mg2+. Enfin, nous avons déterminé la structure cristallographique du complexe entre PptAb et le domaine ACP de la PKS PpsC de M. tuberculosis, révélant un instantané du transfert du bras Ppant. En outre, les expériences de RMN réalisées sur le domaine ACP ont révélé une certaine flexibilité au niveau des régions engagées dans les interactions avec PptAb. Dans le deuxième projet, nous avons voulu étudier les interactions du domaine ACP de PpsC avec les domaines acyltransférase (AT) et déshydratase (DH) de cette PKS. Afin de piéger les complexes correspondants, nous avons utilisé deux stratégies. La première d'entre elles reposait sur la co-cristallisation des domaines DH et ACP, la sérine conservée de ce dernier étant covalemment liée à des analogues de substrat. En second lieu, nous avons utilisé des agents de pontage fonctionnels pour piéger un complexe stable entre les domaines ACP et AT. Malheureusement, aucune de ces approches méthodologiques n'a été couronnée de succès. En conclusion, cette thèse de doctorat a contribué à la meilleure compréhension des interactions entre le domaine ACP et ses domaines partenaires des PKS. L'information sur l'enzyme PptAb elle-même et son interaction avec le domaine ACP devrait être un élément important pour la conception rationnelle de médicaments et, par conséquent, pour le développement d'alternatives thérapeutiques pour traiter les patients atteints de mucoviscidose. Nos tentatives de piégeage de complexes ACP-AT et ACP-DH devraient permettre d'élaborer de nouvelles stratégies d'étude de la reconnaissance entre l'ACP et ses domaines partenaires.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Mourey, Lionel
Pedelacq, Jean-Denis
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale (IPBS), UMR 5089
Mots-clés libres :Mycobacteria - Polykétide synthase - 4'-phosphopantethéinyl transférase - ACP
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :15 Jan 2020 14:51