Structural studies of virulence factors from the bacterium Helicobacter pylori

• Auteur / Autrice : Tommaso Tosi
• Direction : Laurent Terradot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : European synchrotron radiation facility (Grenoble, Isère, France ; 1988-....)
• Jury : Président / Présidente : Serge Pérez
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Andréa Dessen, Sean McSweeney, Giuseppe Zanotti
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrice Gouet, Wolfgang Bernd Fischer

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cristallographie

Phosphorylation

Helicobacter pylori

Cancérogenèse

Mots clés libres

Helicobacter pylori

Carcinogenèse

Inflammation

Phosphorylation

Toxines

Virulence

Cristallographie

Helicobacter pylori

Carcinogenesis

Inflammation

Phosphorylation

Toxins

Virulence

Crystallography

Résumé

Helicobacter pylori est une bactérie qui infecte l'estomac de la moitié de la population mondiale et est implquée dans la plupart des maladies gastriques, dont les ulcères et le cancer de l'estomac. La bactérie produit deux toxines, CagA et Tipα, qui sont associées avec le développement du cancer. CagA est injectée dans les cellules et interagit avec de nombreuses protéines des voies de signalisation cellulaire. Tipα est secrétée et internalisée dans les cellules gastriques où elle induit la production de cytokines pro-inflammatoires. Dans ce travail de thèse, nous avons tout d'abord étudié les interactions entre un domaine central de CagA et des protéines de H. Pylori. Nous avons ensuite identifié de nouveaux fragments solubles de CagA par une méthodologie à ''haut-débit''. L'un d'eux, correspondant à l'extrémité C-terminale de la protéine de 33kDa, CagA(C33), a été caractérisé par différentes techniques de biochimie et de biophysique. CagA(C33) forme des dimères de dimères en solution et des particules en microscopie électronique. De plus, CagA(C33) peut être phosphorylé in vitro par les kinases c-Src et c-Abl mais l'efficacité de la phosphorylation dépend de la kinase utilisée. L'étude de l'interaction entre la phosphatase SHP-2 et CagA(C33) montre que CagA est dephosphorylée in vitro. Par ailleurs, les structures de deux formes cristallines de Tipα ont été déterminées par cristallographie aux rayons X. La structure du monomère de Tipα adopte un nouveau repliement, et la protéine forme des dimères différents dans les deux formes cristallines. L'étude de la protéine en solution indique qu'un des dimères est sans doute favorisé et suggère que les ponts disulfures identifiés en N-terminal ont un rôle durant la sécrétion de la protéine.

H. Pylori is a bacterium that infects the stomach of half of the world population. It is involved in most gastric diseases, in particular ulcers and the stomach cancer. The bacterium produces two toxins, CagA and Tipα, that associate with gastric cancer development. CagA is injected inside the cells and interacts with several proteins from signaling pathways. Tipα is secreted by H. Pylori and internalized by the gastric cells, where it induces the production of proinflammatory cytokines. In this thesis, we have first studied the interactions between a central domain of CagA and proteins from H. Pylori. We have then used a novel High-Throughput methodology to determine new soluble CagA fragments. One of them, corresponding to a C-terminal domain of 33kDa (CagA(C33)), has been characterized by using biochemical and biophysical techniques. CagA(C33) forms a dimer of dimers in solution and particles in eletron microscopy. Moreover, CagA(C33) can be phosphorylated in vitro by the c-Src and c-Abl kinases, but the phosphorylation efficiency depends on the kinase. The study of the interaction between P-CagA and the SHP-2 phosphatase shows that CagA is dephosphorylated in vitro. We have also solved the structures of two crystal forms of Tipα by X-ray crystallography. The structure of Tipα monomer adopts a novel fold and the protein forms different dimers in the two ccrystal forms. The study of Tipα in solution indicates that one of the crystallographic dimers is likely favored and suggests that the disulfide bridges identified in the N-terminal portion of the protein have a role during the secretion.