Etudes structurales et fonctionnelles du système de sécrétion à deux partenaires HxuA/HxuB de Haemophilus influenzae

Structural and functional study of the two-partner secretion system HxuA/HxuB from Haemophilus influenzae

• Auteur / Autrice : Stéphanie Baelen
• Direction : Vincent Villeret, Bernard Clantin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 13/12/2013
• Etablissement(s) : Lille 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École graduée Biologie-Santé (Lille ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de recherche interdisciplinaire de Lille

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines membranaires

Sécrétion

Protéines bactériennes

Virulence (microbiologie)

Haemophilus influenzae

Mots clés libres

Biologie structurale

Cristallographie des protéines

Résumé

Le système sécrétion de type V à deux partenaires ou système TPS est un système dédié à la sécrétion de protéines de grandes tailles souvent impliquées dans la virulence. La protéine sécrétée ou protéine TpsA traverse la membrane externe via son partenaire membranaire spécifique, la protéine TpsB. Ces systèmes TPS sont répartis en deux sous-familles, la sous-famille FHA/FhaC et la sous-famille HMW1A/HMW1B, peu caractérisée structuralement, à laquelle appartient le système HxuA/HxuB dédié à l’acquisition de l’hème extracellulaire chez Haemophilus influenzae. Ma thèse est consacrée à l’étude structurale et fonctionnelle du système HxuA/HxuB. A cette fin, le système de sécrétion HxuA/HxuB a été recréé chez E. coli. Le domaine N-terminal de HxuA, HxuA301, et son partenaire HxuB entier ont été produits respectivement en surnageant de culture et en membrane externe. Après purification de ces protéines, des essais de cristallogenèse ont été réalisés. Des cristaux ont été obtenus pour HxuA301 et HxuB. Seule la structure de HxuA301 a pu être déterminée avec une résolution de 1,5 Å. HxuA301 présente une structure en hélice-β main droite avec un motif extra-hélice constitué de quatre brins-β antiparallèles. Des croisements entre les systèmes HxuA/HxuB et HMW1A/HMW1B ont été réalisées et ont mis en évidence le fait que HxuB n’est pas indispensable au repliement de HxuA301. On a en effet pu résoudre la structure de HxuA301 produite dans E. coli sans HxuB (HxuA301-noB) qui est en tout point identique à celle de HxuA301. Cette observation appuie l’hypothèse selon laquelle le domaine N-terminal des protéines TpsA serve à initier le repliement progressif de la protéine TpsA une fois la surface bactérienne atteinte.

The type V two-partner secretion system or TPS system is a system dedicated to the secretion of large proteins mostly implied in virulence. The secreted protein or TpsA protein crosses the outer membrane thanks to its membrane partner, the TpsB protein. The TPS systems are subdivided into two subfamilies, the FHA/FhaC and HMW1A/HMW1B subfamily, with few structural characterized, in which belongs the system HxuA/HxuB dedicated to the acquisition of extracellular haem in Haemophilus influenzae. My thesis focuses on the structural and functional study of HxuA/HxuB system. In that aim, HxuA/HxuB secretion system has been recreated in E. coli. HxuA N-terminal domain, HxuA301, and full length HxuB membrane partner have been produced respectively in the supernatant and in the outer membrane. After purification of these proteins, crystallogenesis assays have been realized. Crystals have been obtained for HxuA301 and HxuB. Only the HxuA301 structure has been determined with a resolution of 1,5 Å. HxuA301 presents a structure in right-handed β-helix with one extra-helix motif constituted a four antiparallel β-strands. Crossing between HxuA/HxuB and HMW1A/HMW1B systems has been realized and highlighted that HxuB is not necessary for the folding of HxuA301. Indeed, we succeed to solve the structure of HxuA301 produced in E. coli without HxuB (HxuA301-noB) which is strictly identical to the one of HxuA301. This observation supports the hypothesis that N-terminal domain of TpsA could act as a scaffold pour the progressive folding of TpsA protein once the cell surface reached.