Etudes structurales et fonctionnelles de deux enzymes impliquées dans le métabolisme des sucres chez les bactéries

Functional and structural studies of two enzymes involved in the sugar metabolism of bacteria

• Auteur / Autrice : Marie-Cécile Pelissier-Combescure
• Direction : Yves Bourne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé. Bioinformatique, biochimie structurale et génomique
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Provence. Section sciences

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries

Cristallographie

Mannose

Enzymologie

Métabolisme

Sucre

Résumé

Les enveloppes bactériennes sont riches en structures polysaccharidiques qui participent au maintien de la forme des bactéries, à leur protection et à leur pouvoir pathogène. La biosynthèse de ces structures essentielles aux bactéries repose en grande partie sur la disponibilité des différents monosaccharides qui les composent. Le travail présenté dans ce document décrit l’étude structurale et fonctionnelle de deux enzymes bactériennes qui participent au métabolisme des sucres chez les bactéries et contribuent à leur approvisionnement en monosaccharides. La GDP-mannose pyrophosphorylase (GMP) est responsable de l’activation du mannose sous forme de GDP-mannose, une étape nécessaire à l’incorporation de résidus mannose dans les polysaccharides. La GMP, présente aussi bien chez les procaryotes que les eucaryotes, possède des propriétés différentes selon les organismes, notamment en ce qui concerne sa spécificité de substrat. La caractérisation structurale de la GMP de T. Maritima nous a révélé les bases de sa spécificité et a ainsi permis d’élaborer des hypothèses sur les différences fonctionnelles observées entre plusieurs homologues. La N-acétyl-mannosamine-6-phosphate 2-épimérase (NanE) intervient dans la voie de dégradation de l’acide sialique chez certaines bactéries. Cette voie a une importance particulière pour les bactéries entériques puisqu’elle permet à ces pathogènes d’utiliser l’acide sialique des mucines intestinales comme seule source de carbone. La résolution de la structure de NanE de C. Perfringens constitue un premier pas vers la compréhension de son mécanisme catalytique et pourrait à terme être exploitée pour concevoir de nouveaux antibiotiques

In bacteria, polysaccharides constitute key compounds of the cell wall. They are essential for bacteria and notably contribute to their shape, protection and virulence. The biosynthesis of polysaccharides is strongly dependant on the monosaccharidic unit blocks availability. The present work describes the functional and structural study of two bacterial enzymes involved in sugar metabolism and monosaccharides supply. The GDP-mannose pyrophosphorylase (GMP) activates mannose through GDP-mannose, a required step for the incorporation of mannose residues into polysaccharides. Although well conserved from bacteria to humans, the GMP enzyme exhibits different substrate specificity depending on the organism. The structural characterization of the GMP from T. Maritima reveals the bases for its substrate specificity and brings hypotheses regarding functional differences observed in several GMP homologues. The N-acetyl-mannosamine-6-phosphate epimerase (NanE) is part of the sialic acid degradation pathway in bacteria. This pathway is of great importance for enteric bacteria that can use sialic acid from the intestinal tract as sole carbon source. The structure determination of NanE from C. Perfringens is the first step towards the understanding of the catalytic mechanism of this prokaryotic enzyme. Ultimately, this structure could give rise to the design of new antibiotics against pathogenic bacteria of the intestinal tract