Hsp33 controls elongation factor-tu stability and allows escherichia coli growth in the absence of the major dnak and triggerfactor chaperones

par Nicolas Bruel

Thèse de doctorat en Microbiologie et génétique moléculaire

Sous la direction de Pierre Genevaux et de Marie-Pierre Castanié-Cornet.

Soutenue en 2013

à Toulouse 3 .

  • Titre traduit

    Hsp33 contrôle la stabilité du facteur d'élongation-Tu et rétablit la croissance d'escherichia coli en l'absence des protéines chaperons majeures DnaK et Trigger Factor


  • Résumé

    Le repliement intracellulaire des protéines nouvellement synthétisées est assisté par des réseaux cellulaires de protéines chaperons. Chez Escherichia coli, la coopération entre les protéines chaperons Trigger Factor (TF) et DnaK est prédominante dans ce processus. En accord avec ceci, la délétion simultanée des gènes codants pour ces deux protéines chaperons conduit à une croissance bactérienne très réduite et à l'accumulation d'un grand nombre de protéines cytoplasmiques sous forme d'agrégats. Au cours de cette étude, nous avons utilisé ces phénotypes afin de mettre en évidence des interactions potentielles au sein du réseau de protéines chaperons in vivo. Nous avons montré que la perte des protéines chaperons TF et DnaK, et donc des voies de repliements dans lesquelles elles sont impliquées, pouvait être secourue de façon efficace par la surexpression du chaperon Hsp33, connu pour être activable en réponse à un stress oxydatif sévère. En outre, la délétion du gène hslO, codant pour Hsp33, n'était plus tolérée en l'absence de TF et DnaK. Cependant, en comparaison avec d'autres protéines chaperons comme GroESL ou SecB, la suppression de ces phénotypes par Hsp33 n'a pas pu être attribuée à un éventuel chevauchement de fonctions avec DnaK et TF. Au contraire, nos résultats montraient qu' Hsp33 surexprimée fixait de façon spécifique le facteur d'élongation-Tu (EF-Tu) et favorisait sa dégradation par la protéase Lon. Cette action synergétique entre Hsp33 et Lon était responsable du rétablissement de la croissance bactérienne en l'absence de TF et DnaK, possiblement via le rétablissement du couplage entre la vitesse de traduction et les capacités de repliement des protéines nouvellement synthétisées du double mutant. Afin de soutenir cette hypothèse, nous avons ensuite montré que la surexpression de la toxine HipA qui inhibe EF-Tu, était aussi capable de supprimer le phénotype de thermosensibilité et de réduire significativement l'agrégation des protéines en l'absence de TF et DnaK.


  • Résumé

    Intracellular de novo protein folding is assisted by cellular networks of molecular chaperones. In Escherichia coli, cooperation between the chaperones Trigger Factor (TF) and DnaK is central to this process. Accordingly, the simultaneous deletion of both chaperone-encoding genes leads to severe growth and protein folding defects. Herein, we took advantage of such defective phenotypes to further elucidate the interactions of chaperone networks in vivo. We show that disruption of the TF/DnaK chaperone pathway is efficiently rescued by over-expression of the redox-regulated chaperone Hsp33. Consistent with this observation, the deletion of hslO, the Hsp33 structural gene, is no longer tolerated in the absence of the TF/DnaK pathway. However, in contrast with other chaperones like GroESL orSecB, suppression by Hsp33 was not attributed to its potential overlapping general chaperone function(s). Instead, we show that over-expressed Hsp33 specifically binds to elongation factor-Tu (EF-Tu) and targets it for degradation by the protease Lon. This synergistic action of Hsp33 and Lon was responsible for the rescue of bacterial growth in the absence of TF and DnaK, by presumably restoring the coupling between translation and the downstream folding capacity of the cell. In support of this hypothesis, we show that over-expression of the stress-responsive toxin HipA, which inhibits EF-Tu, also rescues bacterial growth and protein folding in the absence of TF and DnaK.

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  • Détails : 1 vol. (93 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 73-91

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  • Cote : 2013 TOU3 0049

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