Etude du système autolytique de Lactococcus lactis : caractérisation biochimique et génétique des hydrolases du peptidoglycane

Study of the autolytic system of Lactococcus lactis : biochemical and genetic characterization of peptidoglycan hydrolases

• Auteur / Autrice : Carine Huard
• Direction : Marie-Pierre Chapot-Chartier
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Autolysine

Autolyse

Glucosaminidase

Résumé

L'autolyse bactérienne désigne l'éclatement de la cellule résultant de la dégradation du peptidoglycane, par des enzymes appelées hydrolases du peptidoglycane (PGH) ou autolysines. L'autolyse des bactéries lactiques joue un rôle important dans le développement de la flaveur et des qualités organoleptiques des fromages en cours de l'affinage. La maîtrise de ce phénomène apparaît comme un moyen de mieux contrôler et d'accélérer l'affinage, processus lent et coûteux. A cette fin, nous avons entrepris une étude exhaustive du contenu en PGHs de Lactococcus lactis, bactérie lactique largement utilisée en industrie laitière. Jusqu'à présent, AcmA était l'unique PGH caractérisée chez L. Lactis. A partir de la séquence complète du génome de L. Lactis subsp lactis IL1403, nous avons dressé l'inventaire des gènes codant des PGHs. Quatre nouvelles PGHs appartenant à deux familles sur la base des similarités de séquence, ont été identifiées: AcmB, AcmC et AcmD, comme AcmA, appartiennent à la famille de la muramidase d'E. Hirae et YjgB à celle de l'endopeptidase de B. Sphaericus. Nous avons montré que l'ensemble des PGHs constitue un système autolytique fonctionnel et établi que, malgré leurs homologies de séquence avec la muramidase d'entérocoque, AcmB et AcmC sont des N-acétyl-glucosaminidases. Les nouvelles PGHs ont la particularité d'être actives à pH acide et de présenter des spécificités différentes sur le peptidoglycane de différentes espèces bactériennes. Dans notre étude, nous avons caractérisé, plus particulièrement, AcmB et établi qu'elle contribue à l'autolyse cellulaire au côté d'AcmA. En revanche, YjgB n'y contribue pas. Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont permis de progresser sur la caractérisation moléculaire des PGHs et d'acquérir une vue d'ensemble du système autolytique de L. Lactis.

Bacterial autolysis is defined as the cell disintegration resulting from peptidoglycan degradation by so called peptidoglycan hydrolases (PGH) or autolysins. In the case of lactic acid bacteria, which are widely used in dairy industry, cell autolysis is known to have a positive impact on flavour development and organoleptic properties during cheese ripening. In order to control this phenomenon, we investigated in details the PGH content of Lactococcus lactis. Up to now, only the major PGH named AcmA, was characterized in L. Lactis. In the complete genome sequence of L. Lactis subsp lactis IL1403 we identified four new PGHs, by sequence homology search. AcmB, AcmC and AcmD, like AcmA, belong to the E. Hirae muramidase family and YjgB to the B. Sphaericus endopeptidase family. We established that the five PGHs constituted a functional autolytic system and that though presenting sequence similarity with enterococcal muramidase, AcmB and AcmC have N-acetyl-glucosaminidase specificity. All the new PGHs are active only at acidic pH and exhibit different specificities towards the peptidoglycan originating from different bacterial species. We have focused our work on AcmB and shown that AcmB contributes to cellular autolysis, its hydrolytic action being potentiated by the major autolysin AcmA action. YjgB doesn't contribute to cellular autolysis. This work provides PGH molecular characterization and an overview on L lactis autolytic system.