Examples of non canonical aminoacylation systems in archaea and in pathogenic bacteria

• Auteur / Autrice : Alexandre Ambrogelly
• Direction : Richard Giegé, Dieter Söll
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

ARN de transfert

Synthèse protéique

Aminoacyl-ARNt synthétases

Borrelia burgdorferi

Archéobactéries

Résumé

Le travail présenté dans ce mémoire porte sur l'étude de trois enzymes atypiques de la machinerie de la synthèse des protéines chez les archaebactéries et certaines bactéries pathogènes. Les nucléotides responsables de la spécificité de lysylation de l'ARNtLys par la lysyl-ARNt synthétase de classe I de la bactérie pathogène Borrelia burgdorferi ont, dans un premier temps, été déterminés. La conservation des éléments d'identités principaux, situés au niveau de la boucle anticodon de l'ARNt a ensuite été étudiée pour les LysRS de classe I issus d'archaebactéries et d'autres bactéries. La corrélation entre les études phylogénétiques et les résultats biochimiques ont permis de proposer une voie d'évolution de la LysRS de classe I. La spécificité d'aminoacylation par la prolyl-ARNt synthétase de l'archaebactérie méthanogène Methaocaldococcus jannaschii a ensuite été étudiée. Il a été proposé que la ProRS de cet organisme serait capable de produire a la fois le Pro-ARNtPro et le Cys-ARNtCys pour palier au manque de CysRS canonique dans cet organisme Nous avons terminé notre étude de protéines atypiques de la machinerie de la synthèse des protéines dans les archaebactéries par l'identification chez M. Jannaschii d'un gène codant pour une nouvelle famille de Peptidyl-ARNt hydrolase. Cette activité est essentielle chez les bactéries car elle permet le recyclage des ARNt dans la synthèse protéique. Cette nouvelle classe de Pth (baptisée Pth2) est présente chez les archaebactéries ainsi que dans les eukaryotes. La déletion du gène de type bactérien (pth) et de type archaebactérien (pth2) n'a pas entrainé de phénotype léthal chez la levure indiquant que, pour cet organisme, l'activité n'est pas essentielle ou bien supportée par un troisième gène encore inconnu.

The work presented in this thesis focuses on three examples of non-canonical proteins from the protein synthesis machinery in archaea and in pathogenic bacteria. The nucleotides involved in the specific recognition of tRNALys transcript by Borrelia burgdorferi class I lysyl-tRNA synthetase were determined. The conservation of the main identity elements situated in the anticodon loop of the tRNA was then studied for class I LysRS systems from archaea and other bacteria. Correlation of the phylogenetic and biochemical analyses allowed the prediction of an evolutionary scenario for the class I LysRS. The specific recognition of the aminoacid by the archaeal Methanocladococcus jannaschii prolyl-tRNA synthetase was then studied. The ProRS from this organism was proposed to be able to produce both Pro-tRNAPro and Cys-tRNACys. The dual specificity of the ProRS was suggested to account for the lack of a canonical CysRS in three methanogenic archaea including M. Jannaschii. We show here that, in vitro, the M. Jannaschii ProRS is in fact, mischarging cysteine onto tRNAPro and is unable to produce Cys-tRNACys.