Lectines recombinantes d'algues rouges marines Hypnea musciformis (Wulfen) J.V. Lamouroux et Bryothamnion triquetrum (S.G. Gmelin) M. Howe : production hétérologue et caractérisation biochimique

Recombinant lectins from the red marine algae Hypnea musciformis (Wulfen) J. V. Lamouroux and Bryothamnion triquetrum (SG Gmelin) Howe : heterologous production and biochemical caracterization

• Auteur / Autrice : Antônia Sâmia Fernandes do Nascimento
• Direction : Annabelle Varrot, Anne Imberty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance le 21/02/2014
• Etablissement(s) : Grenoble en cotutelle avec Universidade federal do Ceará
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches sur les macromolécules végétales (Grenoble ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Paula Alexandra Quintela Videira
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Kyria Santiago do Nascimento, Benildo Sousa Cavada
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Cintia Renata Costa Rocha

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rhodophycophytes

Lectines végétales

Mots clés libres

Lectine

Recombinante

Puce à sucres

Algue

Lectin

Recombinant

Glycan array

Algae

Résumé

Les gènes synthétiques des lectines des algues marines rouges Hypnea musciformis (HML) et Bryothamnion triquetrum (BTL) ont été clonés dans différents vecteurs et transformés dans plusieurs souches bactériennes d’expression. Les lectines recombinantes ont été obtenues dans la fraction soluble de cultures bactérienne dans les souches d’Escherichia coli Rosettagami 2 (DE3) pour rHML et BL21 (DE3) pour rBTL. Les tests d'hémagglutination ont montré que rHML et rBTL sont capables d’agglutiner les érythrocytes de lapin avec un bon pouvoir hémagglutinant mais seulement après traitement à la trysine et la papaine indiquant que leur ligands ne sont pas directement accessibles à la surface des hématies. Les propriétés hémagglutinantes de rHML et de rBTL confirment le repliement correct et l'état fonctionnel des protéines. La caractérisation de leur spécificité sur puces à sucres a montré une spécificité stricte de HML, BTL et rBTL pour les oligosaccharides complexes comportant la fucosylation (α1-6) du noyau, avec une préférence particulière pour les N-glycanes non bissectés, bi- et tri-antennés de chaîne courte. La présence d’acide sialique à l'extrémité non réductrice du glycane favorise la reconnaissance de ces glycanes. C'est la première caractérisation des lectines d’algues rouges par puce à sucres. Des expériences de STD-RMN menées sur BTL, ont montré son interaction avec un octasaccharide au niveau de noyau fucosylé (α1-6). L'activité toxique des lectines sauvages et recombinantes a été évaluée contre Artemia sp. et contre des cellules d'adénocarcinome du poumon (A549). Dans les essais de cytoxicité, HML, rHML, BTL et rBTL n’ont montré aucune toxicité contre Artemia sp. et seulement HML et rHML ont montré une cytotoxicité faibles contre les cellules d’adénocarcinome du poumon (A549). Le premier cristal de rBTL a été obtenu à l'aide d'un robot de cristallisation et diffractait à 15 Å.

Synthetic genes from the red marine algae Hypnea musciformis (HML) and Bryothamnion triquetrum (rBTL) were cloned into different vectors and transformed into several bacterial expression strains. The recombinant lectins were obtained from the soluble fraction of bacterial cultures using Escherichia coli Rosettagami 2 (DE3) strain for rHML and E. coli BL21 (DE3) strain for rBTL. Haemagglutination tests showed that rHML and rBTL are able to agglutinate rabbit erythrocytes with strong haemagglutination activity only after treatment with papain and trysine indicating that their ligands are not directly accessible at the cell surface. The haemagglutinating properties of rHML and rBTL confirm the correct folding and functional state of the proteins. A study of the specificity of these lectins by glycan array was conducted. HML, BTL and rBTL showed a restricted specificity for complex N-glycans with core (α1-6) fucose. A more detailed analysis of the specificity of these lectins showed a preference for non bisecting N-glycans, bi- and tri-antennary branching sugars with short chains. Addition of Sialic acid at the non-reducing end of N-glycans favors their recognition by the lectins. This is the first characterization of lectins from red algae by glycan array. An interaction between BTL and a core (α1-6) fucosylated octasaccharides was also observed by STD-NMR. The toxic activity of wild and recombinant lectins were evaluated against Artemia sp. and the human lung adenocarcinoma cell line (A549). In cytotoxicity assays, HML, rHML, BTL and rBTL showed no toxicity against Artemia sp. Only HML and rHML showed a low cytotoxic activity against cell line (A549). The first crystal of rBTL was obtained in micro-scale level using a robot and diffracted at 15 Å.