Biosynthèse de l'albicidine : une molécule antibiotique et une phytotoxine produites par Xanthomonas albilineans

Biosynthesis of albicidin : an antibiotic molecule and a phytotoxin produced by Xanthomonas albilineans

• Auteur / Autrice : Eric Vivien
• Direction : Philippe Rott
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie moléculaire
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Montpellier 2

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antibiotiques peptidiques

Acétogénines

Xanthomonas

Résumé

En inhibant la différenciation des chloroplastes, l'albicidine joue un rôle majeur dans le pouvoir pathogène de Xanthomonas albilineans sur la canne à sucre. Cette pathotoxine aux propriétés antibiotiques n'est produite qu'en très faible quantité par X. Albilineans. Sa structure et sa composition chimique sont encore inconnues. Trois régions génomiques (XALB1, XALB2 et XALB3) impliquées dans la biosynthèse de l'albicidine ont été séquencées. La région XALB1 (49 kb) comprend 20 ORFs et code notamment pour trois mégasynthases appartenant à la famille des polycétides synthases (PKS) et des peptides synhtases non ribosomales (NRPS). XALB1 code également pour des gènes putatifs de résistance, de régulation et de modification. La région XALB2 code pour une enzyme responsable de la modification post traductionnelle des PKS et des NRPS. En se basant sur ces données, un modèle de biosynthèse de l'albicidine, ainsi qu'une composition chimique et une structure théoriques du squelette de la molécule, ont été proposés. La région XALB3 comporte également un seul gène de biosynthèse de l'albicidine. Ce gène a été caractérisé par des tests de complémentation fonctionnelle avec la protéine de stress HtpG d'E. Coli, une protéine homologue à la chaperonne eucaryote Hsp90. L'ensemble des gènes de biosynthèse identifiés a été transféré dans un système hétérologue (Xanthomonas axonopodis pv. Vesicatoria). La production hétérologue d'albicidine résultant de ce transfert a permis de confirmer que l'ensemble des gènes de biosynthèse de l'albicidine ont été identifiés et pourrait conduire à l'obtention des quantités de toxine suffisantes pour sa caractérisation chimique et chimiothérapeutique. A terme, ces travaux devraient permettre d'obtenir des variants structuraux de ce puissant antibiotique par ingénierie métabolique

Albicidin is a major pathogenicity factor of Xanthomonas albilineans, the causal agent of leaf scald disease of sugarcane. This pathotoxin, that inhibits chloroplast differenciation and exhibits antibiotic activity, is produced at very low level. Its structure and its chemical composition remain unknown. Three genetic regions involed in albicidin biosynthesis (XALB1, XALB2 and XALB3) were sequenced. XALB1 cluster encodes three megasynthases belonging to polyketide synthetases (PKS) and non ribosomal peptide synthases (NRPS) families, along with several putative resistance, regulation and modification genes. XALB2 region encodes an enzyme responsible for PKS and NRPS post transcriptional modification. Based on these data, an albicidin biosynthesis model was proposed, as well as a putative chemical composition and a theroretical backbone of the toxin. XALB3 region also harbours a single albicidin biosynthesis gene. This gene was characterised by functional complementation using E. Coli HtpG, a heat shock protein homologous to the eucaryotic Hsp90 molecular chaperone. The whole set of identified biosynthesis genes was transferred to a heterologous host (Xanthomonas axonopodis pv. Vesicatoria), driving the biosynthesis of albicidin activity. These data confirmed that all the albicidin biosynthetic genes were identified and should result in production of substantial amounts of the toxin in order to characterize its chemical structure and biological properties. These results should in turn allow us to obtain structural analogues of this potent antibiotic by metabolic engineering