Étude de la biogénèse des lipoprotéines chez Corynebacterium glutamicum

Triage and biogenesis of the lipoproteins in Corynebacterium glutalicum

• Auteur / Autrice : Niloofar Mohiman
• Direction : Nicolas Bayan
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 19/12/2012
• Etablissement(s) : Paris 11
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Innovation Thérapeutique : du Fondamental à l'Appliqué (Châtenay-Malabry, Haut-de-Seine ; 2000-2015)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Biochimie et Biophysique Moléculaire et Cellulaire (Orsay, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Armel Guyonvarch
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nicolas Bayan, Armel Guyonvarch, Alain Baulard, Shaynoor Dramsi, Michel Rivière, Nienke Buddelmeijer
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Alain Baulard, Shaynoor Dramsi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Membrane cellulaire

Acylation

Lipoprotéine A

Mots clés libres

Lipoprotéine

N-acylation

Glycosylation

Corynebacterium glutamicum

Lipoprotein

Acylation

Glycosylation

Corynebacterium glutamicum

Résumé

En raison de leur contribution à la virulence bactérienne, les lipoprotéines et les membres de la voie de biogenèse des lipoprotéines représentent des cibles prometteuses pour la recherche de nouveaux antibiotiques. À la suite de translocation à travers la membrane interne la future lipoprotéine ancrée dans la membrane par l’intermédiaire de son peptide signal, va subir en premier lieu l’addition de sn-1,2-diacylglyceryle sur la fonction sulfhydryle de la future cystéine N-terminale de la lipoprotéine mature. Cette modification est catalysée par Lgt (prolipoprotéin diacylglycérol transférase) avant même que le peptide signal de la lipoprotéine ne soit clivé par Lsp (lipoprotéine signal peptidase). L’action de la peptidase permet de libérer l’amine terminale de la cystéine qui pourra alors, chez les bactéries à Gram-négatif, être acylée par Lnt (lipoprotéin aminoacyl transférase). La présence d’un apolipoprotéine N-acyltransférase (Ppm2-Ms) impliquées dans la N-acylation de LppX a récemment été montrée chez M. smegmatis. Ppm2-Ms fait partie de l'opéron ppm dans laquelle ppm1, une synthase polyprénol-monophosphomannose, a été révélée essentielle dans la synthèse lipoglycans mais dont la fonction dans la biosynthèse des lipoprotéines est totalement inconnue. Afin de clarifier le rôle de l'opéron ppm dans la biosynthèse des lipoprotéines, nous avons étudié les modifications post-traductionnelles de deux modèles (lipoprotéines AmyE et LppX) dans les mutants Δppm1 et Δppm2 chez C. glutamicum.Nos résultats montrent que les deux lipoprotéines modèles sont ancrées dans la membrane et que leurs extrémités N-terminales sont N-acylés par Ppm2-Cg. Le peptide N-teminal acylé de LppX a été également modifié par des groupements d'hexose. Cette O-glycosylation est localisée dans le peptide N-terminal de LppX mais absente dans le mutant Δppm1. Tandis compromise en l'absence de Cg-PPM2, O-glycosylation LppX pourrait être rétabli lorsque Cg-PPM1, Cg-PPM2 ou l'homologue Mt-ppm1 de M. tuberculosis a été surexprimée. Ensemble, ces résultats montrent pour la première fois que Ppm1-Cg (Ppm synthase) et Ppm2-Cg (Lnt) fonctionnent dans une voie de biosynthèse commune dans laquelle la glycosylation et la N-acylation des lipoprotéines sont étroitement couplés

Due to their contribution to bacterial virulence, lipoproteins and members of the lipoprotein biogenesis pathway represent potent drug targets. Following translocation across the inner membrane, lipoprotein precursors are acylated by lipoprotein diacylglycerol transferase (Lgt), cleaved off their signal peptides by lipoprotein signal peptidase (Lsp) and, in Gram-negative bacteria, further triacylated by lipoprotein N-acyl transferase (Lnt). The existence of an active apolipoprotein N-acyltransferase (Ms-Ppm2) involved in the N-acylation of LppX was recently reported in M. smegmatis. Ms-Ppm2 is part of the ppm operon in which Ppm1, a polyprenol-monophosphomannose synthase, has been shown to be essential in lipoglycans synthesis but whose function in lipoprotein biosynthesis is completely unknown. In order to clarify the role of the ppm operon in lipoprotein biosynthesis, we investigated the post-translational modifications of two model lipoproteins (AmyE and LppX) in C. glutamicum ∆ppm1 and ∆ppm2 mutants. Our results show that both proteins are anchored into the membrane and that their N-termini are N-acylated by Cg-Ppm2. The acylated Ntermina peptide of LppX was also found to be modified by hexose moieties. This O-glycosylation is localized in the N-terminal peptide of LppX and disappeared in the ∆ppm1 mutant. While compromised in the absence of Cg-Ppm2, LppX Oglycosylation could be restored when Cg-Ppm1, Cg-Ppm2 or the homologous Mt-Ppm1 of M. tuberculosis was overexpressed. Together, these results show for the first time that Cg-Ppm1 (Ppm synthase) and Cg-Ppm2 (Lnt) operate in a common biosynthetic pathway in which lipoprotein N-acylation and glycosylation are tightly coupled.