Etude biochimique et structurale de l'éjection de l'ADN de SPP1

Biochemistry and structural study of SPP1 DNA ejection

• Auteur / Autrice : Sophie Lhuillier
• Direction : Paulo Tavares
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2006
• 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

Structure des bactériophages

Bactériophage à queue

Résumé

Les bactériophages à queue ainsi que les virus herpès présentent des mécanismes moléculaires d'assemblage similaires. Le génome viral est encapsidé à travers un pore portal situé à un sommet spécialisé d'une procapside préalablement constituée. Pour empêcher le relargage de l'ADN le canal portal doit être rapidement fermé. Dans le cas du bactériophage SPP1 qui infecte Bacillus subtilis les protéines gp15 et gp16 se fixent sur la protéine portale gp6. La protéine gp16 ferme le canal portal. Lors de l'infection, le bactériophage SPP1 reconnaît le récepteur YueB à la surface de B. Subtilis. Afin de mettre en place un système d'éjection in vitro de l'ADN de SPP1 nous avons purifié l'ectodomaine du récepteur YueB. Ce domaine est un dimère soluble formant une fibre allongée. Il se fixe au niveau de la fibre caudale de la queue de SPP1 et provoque l'éjection de l'ADN du phage. Nous avons également produit et purifié la protéine gp16 biologiquement active. Gp16 est un monomère. Elle a été produite en milieu enrichi aux isotopes 13C-15N et deutéré pour des analyses de RMN. L'attribution des résonances de la protéine s'est avérée être un cas particulèrement complexe mais nous a permis de proposer un modèle de repliement comprenant une petite hélice α et sept brins β parmi lesquels trois forment un feuillet. Une structure affinée de gp16 superposée aux structures à basses résolutions obtenues aux différentes étapes de la vie de SPP1 permettra de comprendre le maintien du génome dans la capside virale lors de l'assemblage puis sa libération dans la cellule hôte au moment de l'infection.

Tailed bacteriophages and herpes viruses follow a similar morphogenesis pathway. During their assembly the viral DNA is packaged in a preformed procapsid through the central channel of a portal protein localized asymmetrically at one of the twelve vertices of the viral capsid. At the end of the encapsidation the portal channel has to be closed shortly to avoid the ejection of DNA from the phage particles. In the bacteriophage SPP1 the protein gp15 binds to the portal protein gp6 extending the portal channel that is then closed by attachment of gp16 to gp15. During infection, SPP1 recognizes the YueB receptor on the surface of its Gram-positive host cell, the bacterium Bacillus subtilis. The tail tip, distal from the capsid interacts with YueB. To reproduce in vitro the ejection of DNA from virions we purified the ectodomain of the SPP1 receptor, YueB. This domain is a soluble dimer. Electron micrograph showed that it is an elongated fiber. We also set up a protocol for the production and the purification of biologically active gp16. Gp16 is a monomer in solution. In order to get a labeled protein for NMR analysis, gp16 was produced in medium supplemented with 13C-15N and 2H. Residue assignment proves to be complicate but allowed us to submit a model of structure showing one α helix and seven β strands. A high resolution structure of the protein gp16 fitted into low resolution structures obtained at different stages of the SPP1 life cycle, and after DNA ejection, will allow us to understand how the genome is kept inside the viral capsid during the assembly and how it is released from the virion during infection.