Rôles des ferrédoxines de Synechocystis : mise en évidence et analyse de l'interaction : ferrédoxine VII-glutaredoxine II

Roles of ferredoxines of Synechocystis : interaction ferredoxine VII-glutaredoxine II analyses

• Auteur / Autrice : Francis Domain
• Direction : Corinne Cassier-Chauvat
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Physiologie et génétique des micro-organismes
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Métaux lourds

Cyanobactérie

Stress oxydant

Résumé

Des bactéries à l'homme, les ferrédoxines (fed), protéines à centre fer-soufre, assurent les transferts d'électrons indispensables au métabolisme redox de la cellule par des mécanismes mal connus, que nous analysons chez la cyanobactérie modèle Synechocystis qui présente les atouts suivants:- un petit génome séquencé et facilement manipulable- 9 gènes fed qui couvrent la quasi totalité de la classification basée sur la nature de leur centre fer-soufre- deux métabolismes redox générateurs de stress oxydant (respiration et photosynthèse) dans le même compartimentPar délétions de gènes et analyse phénotypique des mutants correspondants, j'ai montré que 4 ferrédoxines sont essentielles à la viabilité cellulaire et que FedVII (non essentielle) intervient dans la tolérance aux stress oxydant et aux métaux lourds. Grâce au système double-hybride, j'ai montré que FedVII interagit avec 2 protéines clé du métabolisme redox : la Ferrédoxine Thiorédoxine Réductase et une glutarédoxine. C'est la première fois qu'une interaction Fed-Grx est mise en évidence. Par mutagenèse dirigée, j'ai identifié, dans chaque protéine partenaire, des acides aminés essentiels à ces interactions. Les mutations ponctuelles correspondantes (perte d'interactions) ont été introduites chez Synechocystis. Elles miment en partie la délétion de FedVII et de ces partenaires, FtrC et Grx2. Dans une autre partie de ma thèse, j'ai analysé le rôle du gène lexA chez les cyanobactéries. Par une approche transcriptomique, nous avons montré que contrairement à E. Coli, lexA ne régule pas les gènes du “SOS” (réparation ADN). Par contre, LexA est essentielle à la tolérance à une carence en carbone (Domain et al, 2004).

Bacteria to the human being, ferredoxins (fed), proteins with iron-sulphur centre, are essential for the poorly known mechanism of transfer of electrons to the cellular redox metabolism, which we analyze in model cyanobacteria Synechocystis. This bacteria presents the following assets: - A small sequenced genome easy to manipulate - 9 genes fed which belong to almost totality of the classification based on the nature of their iron-sulfur centre - Two redox metabolisms generating of oxidative stress (breathing and photosynthesis) in the same compartment Thanks to gene deletions and phenotypical corresponding mutant's analysis, I showed that 4 ferredoxins are essential in cellular viability and that FedVII (not essential) intervenes in the tolerance of oxidative stress and heavy metals. Thanks to the double-hybrid system, I showed that FedVII interacts with 2 key proteins of the metabolism redox: Ferredoxin Thioredoxin Reductase and a glutaredoxin. It is the first time that an interaction Fed-Grx is disclosed. The directed mutagenesis made me identify, in each protein partner, the essential amino acids for these interactions. The corresponding specific mutations (interactions' loss) were introduced in Synechocystis. They reproduce partly the deletion of FedVII and these partners (FtrC and Grx2). In another part of my thesis, I analyzed the role of the lexA gene in cyanobacteria. By a transcriptomic approach, we showed that contrary to E. Coli, lexA does not control genes of the ''S. O. S'' (DNA repair). On the other hand, LexA is essential for the tolerance in the deficiency of carbon (Domain et al. , 2004).