Mécanismes moléculaires de la biogénèse du pilus chez streptococcus pneumoniae

Molecular mechanisms of the pneumococcal pilus biogenesis

• Auteur / Autrice : Lamya El Mortaji
• Direction : Anne-Marie Di Guilmi
• 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 (Grenoble199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Marc Jamin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurent Terradot, Christophe Grangeasse
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Shaynoor Dramsi, David O'Callaghan

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enzymes bactériennes

Bactéries -- Adhésivité

Pneumocoque

Mots clés libres

Pilus

Pilines

Sortases

Ponts intramoléculaires

S. Pneumoniae

Pilus

Pilins

Sortases

Intramolecular bonds

S. Pneumoniae

Résumé

Streptococcus pneumoniae est un pathogène majeur chez l'homme, responsable d'otites, de pneumonies, de septicémies et de méningites. Récemment des structures de type pilus ont été identifiées à la surface de S. Pneumoniae et jouent un rôle important dans les étapes initiales de colonisation des tissus hôtes. Six gènes sont impliqués dans la formation de cette structure. Trois d'entre eux codent pour les protéines structurales ou pilines (RrgA, RrgB et RrgC) et trois autres gènes codent pour les enzymes, appelées sortases, qui catalysent l'association covalente des pilines (SrtC-1, SrtC-2 et SrtC-3). Des modèles de formation du pilus ont été proposés suite à des études de délétion génétique, mais aucune donnée biochimique permettant d'expliquer précisément la formation du pilus au niveau biomoléculaire n'est encore disponible. L'étude individuelle des protéines impliquées dans la formation du pilus a permis la mise en évidence de ponts intramoléculaires Lys-Asn stabilisateurs présents dans chacune des pilines. De plus, la résolution cristallographique de RrgA et RrgB permet de mieux comprendre les propriétés adhésives de cette structure mais également son mécanisme d'assemblage. Comme le rôle de chacune des sortases reste imprécis, nous avons développé un système de co-expression permettant de tester toutes les combinaisons de pilines et de sortases. Celui-ci nous a permis d'identifier les spécificités de chacune des sortases, de générer des complexes covalents piline/piline mais également piline/sortase et ainsi d'obtenir des éléments clés dans la compréhension de la biogenèse de cette structure.

Streptococcus pneumoniae is the most common cause of otitis, sinusitis, pneumonia, sepsis and meningitis. Recently, pili were identified at the surface of S. Pneumonia and were proposed to play a role in the initial step of host tissues colonisation. Six genes are involved in the pilus formation. Three of them encode structural proteins named pilins (RrgA, RrgB and RrgC), the three others encode specific enzymes called sortases, which catalyse the covalent association of the pilins (SrtC-1, SrtC-2 and SrtC-3). Pilus formation models have been proposed based on genetic studies, but no biochemical data explaining precisely the molecular process of pilus formation is yet available. The individual study of each pilin led to the identification of stabilising Lys-Asn intramolecular bonds in each protein. Moreover, the cristallographic structure of RrgA and RrgB provided precious informations regarding the adhesive properties as well as the mechanism of pilus assembly. Since the role of each sortase remains unclear, our aim was to elucidate, step by step, the molecular mechanisms involved in the pilus biogenesis. Therefore, we have developed a co-expression plateform allowing the production of the pilins subunits together with sortases in E. Coli. This system allowed to decipher the substrate specificity of the sortases, to generate covalent pilin/pilin complexes, as well as pilin/sortase complexes and thus provided key information towards the understanding complex macromolecular process.