Corynebacterium glutamicum modèle d'étude de l'enveloppe des Corynebacterineae : identification et analyse fonctionnelle de gènes impliqués dans la biosynthèse des acides mycoliques

Corynebacterium glutamicum, a model to study corynebacterineae's envelope : identification and functional analysis of genes involved in mycolic acids biosynthesis

• Auteur / Autrice : Célia De Sousa-D'Auria
• Direction : Gérard Leblon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Génétique des microorganismes
• 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

Condensase

Mycobactérium

Mycolyltransférase

Polykétide synthase

Résumé

Les Corynebacterineae (Corynebacteria, Mycobacteria, Nocardia) sont des bactéries à Gram positif qui se distinguent par la présence d'une membrane externe '' like '' : la mycomembrane, bicouche lipidique composée entre autres d'acides mycoliques. L'étude in silico des génomes disponibles des Corynebacterineae a permis d'identifier et de caractériser, le gène pks13 qui code l'enzyme, inconnue jusqu'ici, catalysant l'étape clef de la biosynthèse des acides mycoliques condensant deux molécules d'acides gras. Létale chez Mycobacterium, l'absence d'acides mycoliques confère à Corynebacterium glutamicum un phénotype particulier. Nous avons pu montrer que les gènes flanquants pks13 : fadD32 (codant une acyl-AMP ligase) et accD4 (codant une sous-unité carboxyltransférase de l'acétyl-CoA carboxylase) activent les acides gras substrats de la condensation. Ce résultat montre que Corynebacterium glutamicum est un bon modèle d'étude de la biosynthèse des éléments pariétaux caractéristiques des Corynebacterineae. Au cours de ce travail de thèse, plusieurs gènes codant des enzymes catalysant le transfert des mycolates sur leurs différents accepteurs ont été identifiés chez Corynebacterium glutamicum et leur activité a permis de définir différentes classes de mycoloyltransférases (cMyts). L'inactivation de plusieurs cMyts d'une même classe a révélé des perturbations très importantes dans la mycomembrane. Les gènes fadD32, pks13, accD4 ainsi quedeux des gènes cmyts sont regroupés dans un cluster de gènes à l'organisation très conservée entre Mycobacterium et Corynebacterium et qui serait impliqué dans la biosynthèse de l'enveloppe. Certains de ces gènes sont en cours d'étude.

Corynebacterineae (Corynebacteria, Mycobacteria, Nocardia) are Gram positive bacteria which are characterized by the presence of an external membrane ''like'': the mycomembrane, a phospholipid bilayer containing mycolic acids. The in silico analysis of several available Corynebacterineae's genomes allowed the identification and characterisation of the pks13 gene which encodes the enzyme, catalysing the key stage of mycolic acids biosynthesis : condensation of two molecules of fatty acids. While the absence of mycolic acids is lethal for Mycobacterium, it confers a particular phenotype to Corynebacterium glutamicum. We have shown that genes flanking pks13 activate the fatty acid substrates for the condensation reaction : fadD32 (encoding an acyl-AMP ligase) and accD4(encoding a carboxyltransferase subunit of an acetyl-CoA carboxylase). This result shows that Corynebacterium glutamicum is a very good model for the study of biosynthesis of the characteristic Corynebacterineae parietal compounds. During this work, several genes encoding enzymes catalysing the transfer of mycolates on their various acceptors, were identified and various classes of mycoloyltransférases (cMyts) were defined. The inactivation of two cmyts of the same class produced a mutant severely affected in its cell wall composition and structure. FadD32, pks13, accD4 along with two of the cmyts genes, belong to a cluster wich posseses a very conserved organization between Mycobacterium and Corynebacterium. This cluster is very likely involved in the envelope biosynthesis and some of its genes are under study.