Caractérisation biochimique et structurale du système de sécrétion du type IV bactérien

Abstract

La résistance des bactéries aux antibiotiques est un problème d’ordre mondial. Plusieurs mécanismes permettent aux bactéries d’acquérir une résistance aux antibiotiques. L’un d’entre eux, la conjugaison bactérienne, permet le transfert rapide et efficace d’information génétique entre les bactéries. La machinerie moléculaire permettant la conjugaison bactérienne est le système de sécrétion de type IV comprenant 12 composantes dont les protéines TraE et TraD. Des études précédentes ainsi que des travaux menés au laboratoire ont montré que la protéine TraE est essentielle à la conjugaison bactérienne. De plus, il a été montré pour la première fois que TraE interagit avec la protéine TraD pour former un complexe. Ceci a mené à l’hypothèse que le complexe TraE–TraD forme le pore central du système de sécrétion dans la membrane interne permettant la translocation de l’information génétique du cytoplasme vers le périplasme. Cette hypothèse rend le complexe TraE–TraD, cible majeure dans le développement de drogues antivirulentes.

Mes travaux sur TraE et TraD montrent par une approche directe que ces deux protéines lient l’ADN simple brin ainsi que l’ADN double brins. De plus, l’inhibiteur BAR-072 inhibe la liaison de TraE à l’ADN. Enfin, des mutations sur des résidus aromatiques et chargés positivement de la protéine TraE montrent qu’ils sont essentiels à la conjugaison bactérienne. Un travail collaboratif sur le pilus de type N du plasmide pKM101 ainsi que le pilus de type T du plasmide Ti d’ A. tumefaciens a permis de résoudre la structure de ces deux complexes à une résolution de 3 Å et 3,2 Å respectivement.

Les résultats de mes travaux ont approfondi les connaissances sur la structure et le mécanisme moléculaire du système de sécrétion de type IV.

The antibiotic resistance is a worldwide problem. Several mechanisms allow bacteria to acquire resistance to antibiotics. One of them, bacterial conjugation, allows the rapid and efficient transfer of genetic information between bacteria. The molecular machinery allowing bacterial conjugation is the type IV secretion system that comprises 12 components including the TraE and TraD proteins. Previous studies and work in our laboratory have shown that the TraE protein is essential for bacterial conjugation. Moreover, it has been shown for the first time that TraE interacts with the TraD protein. This led to the hypothesis that the TraE–TraD complex forms the central pore of the inner membrane allowing the translocation of genetic information from the cytoplasm to the periplasm. This hypothesis makes the TraE–TraD complex a major target in the development of antivirulence drugs. My work on TraE and TraD shows by a direct approach that these two proteins bind singlestranded DNA as well as double-stranded DNA. Moreover, the inhibitor BAR-072 inhibits the binding of TraE to DNA. Finally, mutations on aromatic and positively charged residues of the TraE protein show that they are essential for bacterial conjugation. Collaborative work on the type N pilus of the pKM101 plasmid and the type T pilus of the Ti plasmid of A. tumefaciens has made it possible to resolve the structure of these two complexes at a resolution of 3 Å and 3.2 Å respectively. The results of my work led to a deeper understanding of the structure and molecular mechanism of the type IV secretion system.