Assemblage et dynamique in vivo du système Tol-Pal

In vivo assembly and dynamic of the Tol-Pal system

• Auteur / Autrice : Mélissa Petiti
• Direction : Roland Lloubès, Denis Duché
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 14/12/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d’Ingénierie des Systèmes Macromoléculaires (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Sophie Bleves
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Barreteau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne Vianney, Philippe Delepelaire

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lipoprotéines

Division cellulaire végétale

Bactéries Gram positives

Bactéries Gram négatives

Mots clés libres

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Résumé

Le système Tol-Pal est un complexe macromoléculaire conservé chez les bactéries à Gram -. Il est impliqué dans 2 aspects critiques de la vie cellulaire : l'intégrité membranaire et la division cellulaire. Composé de 5 protéines, TolQ, TolR et TolA forment un complexe de membrane interne, et la lipoprotéine Pal ancrée à la membrane externe interagit avec la protéine périplasmique TolB et le PG. L'interaction TolA-Pal connecte les deux membranes et repose sur la PMF et les protéines TolQR. TolQ et TolR forment un complexe qui appartient à la classe des moteurs moléculaires, et partage des homologies avec les moteurs Mot et Ton impliqués dans la rotation du flagelle et le transport actif du fer.Un modèle d’organisation du moteur TolQR a été proposé précédemment, où les 2 protéines formeraient un canal ionique dans la membrane interne. Notre travail s’est concentré sur les protéines TolQ, TolR et TolA dans le but de valider et préciser ce modèle. Par « cysteine scanning », nous avons montré des interactions directes TolQ-TolR et TolA-TolR. En identifiant les résidus impliqués dans ces interactions, nous avons affiné le modèle d’assemblage du complexe de membrane interne TolQRA.Nous nous sommes ensuite intéressés au processus de division cellulaire lors duquel le système Tol-Pal intervient. Par une approche systématique de microscopie à fluorescence, nous avons montré que le complexe Tol-Pal est localisé au septum lors de la division cellulaire et que la PMF est requise pour la localisation septale de Pal.L’ensemble de nos travaux permet une meilleure compréhension du fonctionnement du système et de sa dynamique en réponse à l’utilisation de la PMF comme source d’énergie.

The Tol-Pal system is a macromolecular complex conserved in Gram-negative bacteria. It is involved in two critical aspects of cell life: the outer membrane integrity and cell division. Composed of 5 partners, TolQ, TolR and TolA form an inner membrane complex, and the lipoprotein Pal is anchored to the outer membrane and interact with the PG and the periplasmic protein TolB. A TolA-Pal interaction can connect both inner and outer membranes, and has been shown to be PMF and TolQR-dependent. The TolQR proteins form a complex which is part of the molecular motor family and share several homologies with the Mot and Ton system, involved in flagella rotation and iron intake.An organization model of TolQ and TolR has been proposed previously, in which the two proteins form an ionic channel in the inner membrane. Firstly, our work focused on the proteins TolQ, TolR and TolA to confirm and specify this model. With a cysteine scanning approach, we showed direct physical interactions TolQ -TolR and TolA-TolR. By identifying the amino acids involved in these interactions, we were able to refine our model about the TolQRA inner membrane complex assembly.Secondly, we focused our work on the cell division process in which the Tol-Pal system is involved. We initiated a systematic fluorescence microscopy approach to understand how this machinery operates in E. coli. We showed that the Tol-Pal machinery is recruited to cell septum during cell division, and that PMF is required to allow Pal septal localization.Overall, these results provide a better comprehension on the Tol-Pal machinery mechanism and particularly its dynamic in response to the use of PMF as source energy.