Impact des mutations aléatoires sur les bêta-lactamases : le paysage adaptatif de la résistance aux bêta-lactamines

Impact of random mutations on beta-lactamases : the adaptative landscape of resistance of beta-lactams

• Auteur / Autrice : Hervé Jacquier
• Direction : Olivier Tenaillon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie eucaryote et procaryote
• Date : Soutenance en 2012
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Épistasie

Adaptation physiologique

Évolution moléculaire

bêta-Lactamases

Résistance microbienne aux médicaments

Résumé

L'évolution des enzymes est limitée par l'effet des mutations sur leur activité. Pour élucider les déterminants moléculaires de ces effets, nous avons produit et séquence 10. 000 mutants aléatoires de la bêta-lactamase TEM-1. Nous avons estimé la concentration minimale inhibitrice (CMI) à l'amoxicilline de 990 mutants portant chacun une mutation faux-sens unique. Le type de mutation, l'accessibilité des résidus à un solvant et l'incidence prévue des mutations sur la stabilité de la protéine contribuent seules ou en association à expliquer les changements de la CMI des mutants. La modification radicale de la répartition de l'effet des mutations induites par la présence de la mutation stabilisatrice Ml 82T peut être prédite par un modèle biophysique simple axé sur la stabilité des protéines, ce qui génère un cadre intégré pour étudier les effets des mutations et de leurs interactions épispastiques.

The evolution of enzymes is constrained by the effect of mutations on their activity. To unravel the molecular determinants of these effects, we produced and sequenced 10,000 random mutants of beta-lactamase TEM-1. We estimated the amoxicillin minimum inhibitory concentration (MIC) of 990 mutants carrying each a unique missense mutation. Mutation type, solvent accessibility of residues and the predicted effect of mutations on protein stability contributed alone or in combination to explain changes in the MIC of mutants. The drastic modification of the distribution of mutations effects induced by the presence of the stabilizing mutation M182T, could be captured by a simple biophysical model centered on protein stability, that generates an integrated framework to study mutation effects and their epistastic interactions.