Implication de deux protéines de mycobactérium tuberculosis, InhA et MabA, dans un système d'élongation d'acides gras, cible de l'antituberculeux isoniazide

Involvement(Implication) of InhA and MabA, two proteins of mycobactérium tuberculosis, in a fatty acids elongation system, target of the antituberculous drug isoniazid

• Auteur / Autrice : Hedia Marrakchi
• Direction : Annaïk Quémard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antibiotiques peptidiques

Relations hôte-bactérie

Thioamides

Lipopolysaccharides

Peptidoglycanes

Récepteurs cellulaires

Résistance aux antibiotiques

Antibiothérapie

Paroi bactérienne

Mycobacterium tuberculosis

Mots clés libres

Elongation d'acides gras

Mycobactéries

Biosynthèse des acides mycoliques

Cible de l'isoniazide

Cibles potentielles d'antibiotiques

Résumé

La recrudescence de la tuberculose a été favorisée par l'émergence de souches du bacille tuberculeux, Mycobacterium tuberculosis, résistantes aux agents antituberculeux et notamment à l'isoniazide (INH). Cet antituberculeux de première ligne inhibe un métabolisme propre aux mycobactéries, la biosynthèse des acides mycoliques. Ces acides gras à très longue chaîne sont des composés majeurs et caractéristiques de l'enveloppe mycobactérienne. Une cible moléculaire de l'isoniazide, la protéine InhA, est une énoyl-ACP réductase et catalyse une étape de la voie classique de biosynthèse d'acides gras, avec une spécificité pour des substrats à longue chaîne. InhA interviendrait dans un système d'élongation d'acides gras participant à la biosynthèse des acides mycoliques. Toutefois, aucune donnée expérimentale n'a clairement établi le rôle de cette protéine chez les mycobactéries. Parmi les systèmes d'élongation mycobactériens, c'est le système FAS-II qui est le plus susceptible de contenir InhA. Après isolement d'une fraction protéique soluble présentant l'activité d'élongation FAS-II, nous avons démontré la présence de InhA dans cette fraction et confirmé l'implication de cette protéine dans FAS-II, en utilisant des inhibiteurs de l'activité de InhA. La microscopie électronique a permis de localiser InhA à la fois dans le cytoplasme et dans l'enveloppe. En effet, nous avons mis également en évidence la présence de InhA dans un extrait de parois mycobactérien catalysant l'activité de biosynthèse des acides mycoliques. La sensibilité de cette dernière activité aux inhibiteurs de InhA suggère fortement l'implication de InhA, et de FAS-II, dans la biosynthèse des acides mycoliques mycobactériens. Par contre, la protéine InhA n'a pas été détectée dans des genres apparentés, résistants à l'INH et synthétisant des acides mycoliques plus courts. Afin de rechercher de nouvelles cibles potentielles pour des agents anti-mycobactériens, nous avons étudié le produit du gène mabA, en opéron avec inhA sur le chromosome de M. Tuberculosis. Après surproduction de MabA dans Escherichia coli et purification, son activité catalytique a été caractérisée et correspond à une b-cétoacyl réductase, NADPH-dépendante, spécifique de substrats à longue chaîne. Ces propriétés, ainsi que la présence de MabA dans la fraction enzymatique contenant le système FAS-II suggèrent l'implication de cette protéine dans le même complexe enzymatique que InhA. L'étude de la structure tridimensionnelle de MabA par modélisation moléculaire a permis de montrer que cette protéine appartenait à la famille structurale des RED (réductases/épimérases/deshydrogénases), et qu'elle était susceptible d'interagir avec l'isoniazide. Nous avons effectivement pu montrer que l'activité de MabA était inhibée par cet antibiotique.

Emergence of tubercle bacilli resistant to multiple drugs has prompted the search for a new generation of antibiotics effective against Mycobacterium tuberculosis. Among the first line antituberculous drugs, isoniazid (INH) is highly specific of mycobacteria, and its primary effect corresponds to inhibition of a characteristic metabolism of these bacteria, the mycolic acid biosynthesis. Mycolic acids are very long-chain fatty acids and are major components of mycobacterial cell-wall. It was established that an isoniazid target, the InhA protein, is a 2-trans-enoyl-ACP reductase probably involved in the mycolic acid pathway. However, the exact role of InhA in mycobacteria is still unclear. Reduction of enoyl compounds corresponds to one step of fatty acid biosynthesis. We therefore isolated an enzymatic complex which contains the InhA protein, and using InhA inhibitors, we showed that the elongation activity of the system is InhA-dependent. Moreover, the inhibition of mycolic acid biosynthesis in cell-wall extracts by InhA inhibitors strongly suggests that the InhA-containing elongation system participates in the mycolic acid production in mycobacteria. . .