Le systeme de la glycylation de l'arnt de thermus thermophilus. Etudes structurales et fonctionnelles et interrelation avec d'autres systemes de glycylation

Structural and functional studies of the glycylation system from t. Thermophilus

• Auteur / Autrice : MARIE-HELENE MAZAURIC
• Direction : Daniel Kern
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

Le travail de ce memoire s'inscrit dans le cadre de l'etude des regles qui regissent la specificite d'aminoacylation des arnt par les aminoacyl-arnt synthetases. La precision de cette reaction est cruciale puisqu'elle determine la fidelite de la traduction de l'information genetique et la synthese de proteines fonctionnelles. Nous avons etudie le systeme de la glycylation de t. Thermophilus. Le choix de l'organisme s'est impose par l'aptitude particuliere des proteines thermophiles a cristalliser, une tendance confirmee pour la glycyl-arnt synthetase (glyrs) puisque l'enzyme a ete cristallisee et sa structure 3d etablie; le choix du systeme a ete dicte par ses proprietes particulieres le classant parmi les plus attrayants pour l'etude structurale et fonctionnelle comparative dans des perspectives evolutives. En effet, a l'inverse de la majorite des synthetases, la structure oligomerique des glyrs n'est pas conservee, celle d'e. Coli est privee d'homologies avec celles des eucaryotes et certains motifs caracterisant leur classe d'appartenance sont difficiles a reveler du fait de leur degenerescence. La complexite de ce systeme est accrue par l'absence de conservation de la base discriminatrice dans les arnt#g#l#y procaryotiques et eucaryotiques. Par sa structure dimerique, la glyrs de t. Thermophilus est apparentee a celles des eucaryotes alors que celles des autres procaryotes sont tetrameriques. La sequence proteique que nous avons etablie apres clonage et sequencage du gene confirme l'importante relation structurale de cette glyrs avec celles des eucaryotes et l'absence de parente structurale avec celles des autres procaryotes. La chaine polypeptidique inclut les 3 motifs consensus de la classe ii des synthetases. En particulier, le motif consensus 1 atypique non identifie jusqu'alors dans les glyrs a ete revele a partir de la structure 3d. Ce resultat confirme l'appartenance des glyrs aux synthetases de la classe ii et montre qu'une importante variabilite, compat ible avec la fonction est toleree au sein du motif 1. Le sequencage de l'arnt#g#l#y thermophile revele la presence d'un u en position discriminatrice, en accord avec les autres arnt#gly ont ete surproduits dans e. Coli et purifies. L'arngt#gly est aminoacyle aussi efficacement que celui isole de t. Thermophilus en depit de ses modifications post-transcriptionnelles differentes. Nous avons ensuite etudie la reconnaissance de l'arnt#gly thermophile par la glyrs en caracterisant le jeu des elements de l'arnt definissant son identite. Nous montrons que dans t. Thermophilus l'identite glycine est conferee par les 3 premieres paires de bases du bras accepteur (g#1-c#72, c#2-g#71 et g#3-c#70) et les deux dernieres bases de l'anticodon (c#35 et c#36) et que la base discriminatrice n'est pas impliquee dans l'identite. Ce resultat va a l'encontre de ceux obtenus par d'autres groupes sur les systemes d'e. Coli et de mammiferes montrant une importante contribution de la base discriminatrice dans l'identite glycine. Nous avons enfin analyse l'interrelation des systemes de la glycylation en analysant l'aptitude des glyrs de diverses especes a aminoacyler des arnt#gly heterologues. Nos resultats montrent que les glyrs de mammifere et d'e. Coli sont dotees d'une specificite d'aminoacylation de l'arnt liee a l'espece probablement conferee parla base discriminatrice et que la specificite de l'enzyme de la levure est relaxee, tandis que l'enzyme de t. Thermophilus est privee d'une telle specificite puisqu'elle aminoacyle les arnt#gly eucaryotiques aussi efficacement que ceux d'origine procaryotique. Toutefois, la comparaison des sequences des arnt#gly aminoacyles par les diverses glyrs revele la conservation partielle du jeu de l'identite glycine dans les diverses especes, suggerant la conservation du mecanisme de glycylation malgre l'heterogeneite structurale des synthetases. L'appartenance des glyrs a la classe ii des synthetases, la conservation d'elements de l'identite glycine dans les diverses especes ainsi que du mecanisme de reconnaissance suggerent qu'elles derivent d'un ancetre commun. Toutefois la complexite de la relation structure-fonction de ces systemes liee aux particularites dans chaque espece indique une evolution divergente de ce systeme qui pourrait refleter l'acquisition de la specificite pour un acide amine prive de chaine laterale par des artifices differents.