Rôle de l'ARN non codant RyhB dans la biogénèse des centres fer-soufre et la résistance aux aminoglycosides

Role of the small RNA RyhB in iron-sulfur biogenesis and aminoglycosides resistance

• Auteur / Autrice : Sylvia Chareyre
• Direction : Frédéric Barras, Pierre Marques Mandin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie
• Date : Soutenance le 20/12/2018
• 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 de Chimie bactérienne (LCB) (Marseille)
• Jury : Président / Présidente : Christophe Robaglia
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ciarán Condon, Bianca Colonna
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Maude Guillier, Christophe Beloin

Mots clés

Mots clés contrôlés

MicroARN

Origine de la vie

Escherichia coli

Cellules eucaryotes

Procaryotes

Aminosides

Mots clés libres

.

Résumé

Les centres Fer-Soufre (Fe-S) sont des cofacteurs ubiquitaires apparus aux origines de la vie. Deux systèmes, Isc et Suf, conservés des procaryotes aux eucaryotes permettent l’assemblage et le transfert des centres Fe-S vers les apo-protéines cibles. Dans le modèle bactérien E.coli, Isc est considéré comme système de ménage et Suf est utilisé dans des conditions de stress. Un réseau de régulation complexe permet la spécialisation de ces systèmes en fonction des conditions environnementales. En particulier, le facteur transcriptionnel IscR et l’ARN non-codant RyhB sont impliqués dans la régulation de la biogenèse en réponse à la carence en fer. J’ai étudié le rôle de RyhB dans la résistance à l' antibiotique gentamicine. Nous avons montré que la résistance induite par RyhB est dû à l’inhibition de l’activité des complexes respiratoires Nuo et Sdh. Ces complexes sont essentiels à l’entrée de la gentamicine dans la bactérie. RyhB inhibe directement la traduction des complexes et indirectement leur maturation en centres Fe-S . ceci conduit à la résistance par diminution d'entrée de la gentamicine dans la cellule. J’ai aussi participé à un travail révélant le rôle de RyhB dans la régulation d’ErpA, un transporteur essentiel des centres Fe-S. Nous avons pu mettre en évidence que l’expression d’erpA est répriméepar IscR en condition riche en fer et par RyhB lorsque le fer est limitant. Ce circuit de régulation a priori « incohérent » aboutit à une expression bimodale du transporteur, ce qui permet de coordonner l’utilisation des différents transporteurs de centres Fe-S d’E.coli en fonction des conditions de croissance.

Iron-sulfur (Fe-S) clusters are ancient cofactors involved in plethora of biological processes. Two major Fe-S biogenesis systems, Isc and Suf, present in both prokaryotes and eukaryotes, allow the synthesis of these important cofactors. The bacterium E.coli possesses both systems, making it an important model for Fe-S biogenesis. In this bacterium, Isc is considered as the housekeeping system while Suf is responsible for synthesis of Fe-S clusters in adverse conditions. Intricate regulatory pathways control the use of these machineries in function of the environmental conditions. In particular, iron starvation is detrimental to Fe-S cluster biogenesis which is why it is highly regulated by the IscR transcriptional regulator and the non-coding RNA RyhB. I have studied the role of RyhB in the resistance to gentamicin, a bactericidal antibiotic that targets the ribosome. We have found that RyhB induces resistance to gentamicin by inhibiting the activity of the respiratory complexes Nuo and Sdh. These complexes, which contain numerous Fe-S clusters, are crucial for gentamicin uptake. RyhB directly inhibits the translation of nuo and sdh and indireclty inhibits the maturation of the complexes leading to gentamicin resistance.I also participated in a study that unveiled the role of RyhB and the transcriptional factor IscR in the regulation of ErpA, an essential transporter of Fe-S clusters in E. coli. IscR and RyhB form an incoherent circuit that regulates erpA in medium with antagonist iron content. These regulations allow the fine-tuning of erpA expression in function of iron availability and coordination of Fe-S cluster transporter usage in E. coli.