Étude d'une nouvelle classe de métallochaperons impliqués dans la résistance à l'intoxication par les métaux chez Mycobacterium tuberculosis
Institution:
Toulouse 3Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
Metals are essential trace elements for all living organisms yet their accumulation is toxic and causes deleterious effects. Immune cells have many mechanisms for the elimination of pathogens. In particular, they are capable of manipulating intracellular metal concentrations, and can poison them by confining them into specialized cell compartments enriched in metals such as copper or zinc. Resistance to intoxication by transition metals has emerged as an important virulence feature of bacterial pathogens. In the major human pathogen Mycobacterium tuberculosis, resistance to zinc is mediated by the P-type ATPase efflux pump CtpC. The ctpC gene is located in operon with Rv3269, a gene encoding a 93-amino acids protein of unknown function. The main objective of my thesis focused on the involvement of Rv3269 in zinc resistance and its relationship with CtpC. Using molecular genetic and biochemical approaches, my thesis work demonstrated that Rv3269 is a novel membrane-bound zinc-binding protein necessary for zinc resistance in M. tuberculosis. Rv3269 and CtpC co-localize in functional membrane microdomains (FMMs) in M. tuberculosis, and Rv3269 contains motifs typical of prokaryotic flotillin (FloT)-like scaffold proteins that are involved in FMM assembly. Genetic disruption of the transmembrane domain, of the zinc-binding domain or of the FloT-like motifs in Rv3269 renders M. tuberculosis highly sensitive to zinc. Similar Rv3269-ctpC-like tandems are present in the genome of other bacteria. Thus, Rv3269 defines an unprecedented class of metallochaperone scaffold-like proteins dedicated to P-ATPase-mediated metal efflux through FMMs in prokaryotes.
Abstract FR:
Les métaux sont des oligo-éléments essentiels pour tous les organismes vivants, néanmoins leur accumulation est toxique et provoque des effets délétères. Les cellules immunitaires sont dotées de nombreux moyens pour l'élimination d'agents pathogènes. Capable de manipuler les concentrations métalliques intracellulaires, elles peuvent en particulier les intoxiquer en les confinant dans des compartiments cellulaires spécialisés riches en métaux, comme le cuivre ou le zinc. La résistance à l'intoxication par les métaux de transition est récemment apparue comme un des mécanismes importants de la virulence des bactéries pathogènes. Chez Mycobacterium tuberculosis, un pathogène majeur responsable de la tuberculose, la résistance au zinc est médiée par une pompe à efflux, l'ATPase de type P CtpC. Le gène ctpC se trouve en opéron avec Rv3269, un gène codant une protéine de 93 acides aminés de fonction inconnue. L'objectif principal de ma thèse s'est concentré sur l'implication de Rv3269 dans la résistance au zinc et sa relation avec CtpC. Par des approches de génétique moléculaire et biochimie, mes travaux de thèse ont permis de démontrer que Rv3269 est elle aussi nécessaire pour la résistance au zinc. Rv3269 contient un motif de fixation du zinc et est associée à la membrane cytoplasmique. Rv3269 et CtpC co-localisent dans des microdomaines membranaires fonctionnels dynamiques au sein de la membrane de M. tuberculosis et Rv3269 présente des motifs typiquement rencontrés chez les flotillines (FloT), des protéines organisatrices de microdomaines membranaires chez les bactéries. L'analyse génétique de Rv3269 a montré que l'altération du domaine transmembranaire, des motifs de type FloT ou du domaine de fixation du zinc ont toutes pour conséquence de rendre M. tuberculosis sensible au zinc. Deux autres P-ATPases de M. tuberculosis sont aussi associées à de petites protéines similaires à Rv3269. Ces petites protéines co-localisent avec Rv3269. Une analyse phylogénétique indique que ce type d'organisation est retrouvé chez d'autres espèces bactériennes. Nous proposons que Rv3269 est le premier exemple décrit d'une nouvelle classe de métallochaperons capables d'organiser des plateformes fonctionnelles dédiées à l'efflux des métaux de transition chez les bactéries.