Biosynthèse et régulation de l'expression des altérines, peptides antibiotiques produits par des bactéries marines du genre Pseudoalteromonas

Biosynthesis and regulation of alterins expression, an antibiotic peptide family produced by marine Pseudoalteromonas bacteria

• Auteur / Autrice : Héléna Cuny
• Direction : Yannick Fleury, Alexis Bazire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biotechnologies
• Date : Soutenance le 23/11/2021
• Etablissement(s) : Brest
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de biotechnologie et de chimie marines (Vannes ; Lorient)
• Jury : Président / Présidente : Claire Hellio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Fleury, Alexis Bazire, Claire Hellio, Valérie Leclère, Annick Méjean, Romain Chevrot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Leclère, Annick Méjean

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries marines

Antibiotiques peptidiques

Mots clés libres

Altérines

Antibiotiques

NRPS

PAM

Pseudoalteromonas

Alterins

Antibiotics

NRPS

AMP

Pseudoalteromonas

Résumé

L’exploration des propriétés anti-bactériennes du microbiote hémolymphatique des animaux marins a conduit à l’isolement de différentes souches de Pseudaolteromonas. Deux d’entre elles, isolées de l’hémolymphe d’huître creuse et nommée hCg-6 et hCg-42, produisent une famille de peptides antibactériens nommés altérines. Les altérines sont composées d’un cycle heptapeptidique cationique contenant des résidus d’acides aminés exotiques, lié à une chaîne hydrocarbonée. Dans le cadre de cette thèse, les travaux ont porté sur la caractérisation de la chimiodiversité des altérines et de leur mécanisme de biosynthèse. Nous avons mené une étude par UPLC-MS de la structure des altérines produites par les souches hCg- 6 et hCg-42 ainsi que par des souches isolées de l’hémolymphe d’huître plate, nommées hOe-66, hOe- 124 et hOe-125. Cette étude a révélé que la famille des altérines est composé a minima de 37 isoformes présentant des modifications au niveau de certains résidus d’acides aminés ainsi que sur la chaîne hydrocarbonée. Nous avons entamé une analyse des génomes des 5 souches qui a révélé que les souches Pseudoalteromonas hOe appartiennent à une nouvelle espèce de Pseudoalteromonas. Compte tenu de l’origine de ces bactéries, nous avons nommé cette nouvelle espèce Pseudoalteromonas ostreae. Pour élucider les voies de biosynthèse et de régulation de l’expression des altérines nous avons combiné des analyses génomiques, transcriptomiques et culturomiques. La voie de biosynthèse des alterines est non ribosomale et implique un BGC de 30 kb contenant (i) 2 gènes codant des Non Ribosomal Peptide Synthétases (NRPS), (ii) des gènes environnants codant des enzymes de biosynthèse des monomères non proteogéniques et un transporteur de peptide cyclique et (iii) des gènes homologues à ceux décrits dans les mécanismes de résistance aux polymyxines. L’étude du transcriptome a révélé que la production d’altérines est dépendante de la disponibilité en résidus d’acides aminés originaux. Ce travail de thèse ouvre des perspectives de recherches sur l’immunité des souches à leurs propres altérines.

The exploration of antibacterial properties from hemolymph of marins animals leaded to the isolation of several Pseudoalteromonas strains. Two of them were isolated from Crassostrea gigas hemolymph, called hCg-6 and hCg-42 and produce an antibacterial peptide family called alterins. These alterins are composed of a cationic heptapeptidic cycle with uncommon residues and a fatty acyl chain.As part of this PhD, the work focused on alterins chemodiversity characterization and their biosynthesis mechanism.We led a study through UPLC-MS method on alterins produced by the 2 strains hCg-6 and hCg-42 and also3 other Pseudoalteromonas strains isolated from Ostrea edulis hemolymph, called hOe-66, hOe-124 and hOe-125. It revealed a family of at least 37 isoforms with modifications on specific residues and the fatty acyl chain. The genomic analysis of the 5 strains allowed the identification of a new Pseudoalteromonas species for the 3 hOe strains, called Pseudoalteromonas ostreae.In order to elucidate the alterins biosynthesis pathway and the regulation mechanisms, we combined genomic, transcriptomic and culturomic methods. The biosynthesis pathway of alterins is a non-ribosomal pathway and involve a 30 kb BGC composed of (i) 2 genes coding Non Ribosomal Peptide Synthetase(NRPS), (ii) genes coding a peptide cyclic transporter and enzymes for the biosynthesis of non proteogenic residues and (iii) genes sharing homologies with genes involved in the polymyxins resistance. The transcriptomic study revealed that the alterin production depends on the availability of unusual residues.This thesis opens research perspectives on strain immunity to their own alterins.