Apports fonctionnels et structuraux à la famille des glycoside hydrolase 130 : implications dans la dégradation des glycanes par les bactéries de l'intestin humain

Functional and structural insights into Glycoside Hydrolase family 130 enzymes : implications in carbohydrate foraging by human gut bacteria

• Auteur / Autrice : Simon Ladevèze
• Direction : Gabrielle Potocki-Veronese, Elisabeth Laville
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ingénierie Microbienne et Enzymatique
• Date : Soutenance le 28/04/2015
• Etablissement(s) : Toulouse, INSA
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'ingénierie des systèmes biologiques et des procédés (Toulouse) - Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés [LISBP]
• Jury : Président / Présidente : Magali Remaud-Siméon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gabrielle Potocki-Veronese, Elisabeth Laville, Bernard Henrissat, Marion Leclerc, Samuel Tranier
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Jean-Guy Berrin, Gideon John Davies

Mots clés

Mots clés contrôlés

Flore intestinale

Maladies inflammatoires chroniques de l'intestin

Maladie de Crohn

Mots clés libres

Microbiote intestinal

Mannanes

N-Glycans

Glycoside-phosphorylases

GH130

Gut microbiota

Mannans

N-Glycans

Glycoside-phosphorylases

GH130

Résumé

Les relations entre bactéries intestinales, aliments et hôte jouent un rôle crucial dans lemaintien de la santé humaine. La caractérisation fonctionnelle d’Uhgb_MP, une enzyme dela famille 130 des glycoside hydrolases découverte par métagénomique fonctionnelle, arévélé une nouvelle fonction de dégradation par phosphorolyse des polysaccharides de laparoi végétale et des glycanes de l'hôte tapissant l'épithélium intestinal. Les déterminantsmoléculaires de la spécificité d’Uhgb_MP vis-à-vis des mannosides ont été identifiés grâce àla résolution de sa structure cristallographique, sous forme apo et en complexe avec sesligands. Un nouveau procédé de synthèse par phosphorolyse inverse d'oligosaccharidesmannosylés à haute valeur ajoutée, a aussi été développé. Enfin, la caractérisationfonctionnelle de la protéine BACOVA_03624 issue de Bacteroides ovatus ATCC 8483, unebactérie intestinale hautement prévalente, a révélé que la famille GH130 comprend à la foisdes glycoside-hydrolases et des glycoside-phosphorylases capables de dégrader lesmannosides et les galactosides, et de les synthétiser par phosphorolyse inverse et/outransglycosylation. L’ensemble de ces résultats, ainsi que l’identification d’inhibiteurs desenzymes de la famille GH130, ouvrent de nouvelles perspectives pour l'étude et le contrôledes interactions microbiote-hôte

The interplay between gut bacteria, food and host play a key role in human health. Thefunctional characterization of Uhgb_MP, an enzyme belonging to the family 130 of glycosidehydrolases, discovered by functional metagenomics, revealed novel functions of plant cellwall polysaccharide and host glycan degradation by phosphorolysis. The moleculardeterminants of Uhgb_MP specificity towards mannosides were identified by solving itscrystal structure, in apo form and in complex with its ligands. A new process of high addedvalue mannosylated oligosaccharide synthesis by reverse-phosphorolysis was alsodeveloped. Finally, the functional characterization of the BACOVA_03624 protein fromBacteroides ovatus ATCC 8483, a highly prevalent gut bacterium, revealed that GH130 familyboth contains glycoside phosphorylases and glycoside hydrolases, which are able to degrademannosides and galactosides, and to synthesize them by reverse-phosphorolysis and/ortransglycosylation. All these results, together with the identification of GH130 enzymeinhibitors, open new perspectives for studying, and potentially also for controlling,interactions between host and gut microbes