Contribution à l'étude de la structure et de la régulation de l'expression des gènes de biosynthèse de la méthionine chez Escherichia coli K12

Contribution to the study of structure and expression regulation of methionine biosynthesis genes in escherichia coli k12

• Auteur / Autrice : Jamila Belfaiza
• Direction : Isabelle Saint-Girons
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 1986
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Jeannine Yon-Kahn
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Saint-Girons, Jeannine Yon-Kahn, Nicolas Glansdorff, Mathias Springer, Claudio Scazzocchio
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nicolas Glansdorff, Mathias Springer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Mutation (biologie)

Répresseurs

Fusion de gènes

Mots clés libres

Enzyme bifonctionnel

Protéolyse

Séquence ADN

Résumé

Chez Escherichia coli, la voie de biosynthèse de la méthionine est une voie ramifiée dérivant de l'acide aspartique. Les gènes correspondants sont dispersés sur le chromosome et leur expression est réprimée par la méthionine via un aporépresseur, le produit du gène metJ, activé par un corépresseur, la 5-adénosylméthionine. Au cours d'une analyse biochimique, nous avons contribué à l'étude des domaines de l'aspartokinase 11-homosérine déshydrogénase II (AK II-HDH II), enzyme bifonctionnel codé par le gène metL. Nous avons alors proposé un modèle à trois domaines pour l'AK II-HDH II, analogue à celui proposé pour un enzyme isofonctionnel, l'aspartokinase 1-homosérine déshydrogénase I. Nous avons déterminé la séquence du gène metC codant pour la cystathionase et avons comparé la séquence polypeptidique obtenue avec celle d'un enzyme qui catalyse la réaction précédente dans la voie spécifique de la méthionine (produit du gène metB). Nous avons pu mettre en évidence l'existence d'une homologie entre ces deux enzymes qui suggère fortement une origine commune. La comparaison des régions régulatrices des gènes metA, B, C et F a permis de mettre en évidence une région homologue. Il a été suggéré que cette région homologue soit la cible du répresseur. Nous avons pu démontrer que pour l'un des gènes, il en était ainsi par l'isolement de mutations de type opérateur constitutif. Les opérateurs altérés ne reconnaissent plus le répresseur purifié dans un système de transcription-traduction in vitro, alors que la répression est très efficace lorsque l'opérateur du gène metF est de type sauvage. Les études d'interactions du répresseur purifié avec les opérateurs de type sauvage ou altérés par mutation ont été rendues possibles par l'isolement de fusions de gènes. En effet, en particulier, la fusion du gène metF au gène lacZ a grandement facilité la mesure de l'expression du gène metF. Nçais

The branched methionine biosynthetic pathway, in E. Coli K12 derives from aspartate. The corresponding genes are dispersed on the chromosome; their expression is repressed indirectly by methionine, via an aporepressor the metJ gene product, activated by a corepressor, S-adenosylmethionine. We have contributed through a biochemical analysis, to the study of the domains of aspartokinase 11-homoserine dehydrogenase II (AK II-HDH Il), a bifonctional enzyme encoded by the metL gene. We have proposed a three domains model for AK 11-HDH II, analogous to that proposed for an isofunctional enzyme, aspartokinase 1-homoserine dehydrogenase 1. We have determined the nucleotide sequence of the metC: gene encoding cystathionase and have compared the deduced aminoacid sequence with that of an enzyme catalyzing the preceding reaction in the specific methionine pathway (product of the metB gene). We have evidence for homology between these two enzymes, which suggest a common ancestor. The comparison between the regulatory regions of the metA, B, C and F genes has shown a homologous region. It has been suggested that this homologous region is the target of the repressor. We have demonstrated by isolation of operator constitutive mutations for one of the genes that this hypothesis is correct. The altered operators do not recognize the purified repressor in an in vitro transcription-translation system although the repression is efficient with the metF wild type operator. The studies of the interactions of the purified repressor with the wild type or mutated operators were facilitated by the isolation of gene fusions. In particular, the fusion of the metF gene to the lacZ gene has provided a simple measurement of the metF gene expression.