Caractérisation des peptides à ponts thioéthers chez Ruminococcus gnavus E1

Characterization of the Thioether Bonds - Containing Peptides of Ruminococcus gnavus E1

• Auteur / Autrice : Lama Shamseddine
• Direction : Victor Duarte, Mickaël Lafond
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Virologie - Microbiologie - Immunologie
• Date : Soutenance le 13/10/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de chimie et biologie des métaux (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Corinne Mercier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Aurélie Tasiemski, Céline Landon, Josette Perrier
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Yanyan Li, Javier Pizarro-Cerdà

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peptides antimicrobiens

Mots clés libres

Sactipeptides

Microbiome intestinal

Peptides antimicrobiens

Sciff

Antimicrobial Peptides

Gut microbiome

Sciff

Sactipeptides

Résumé

L'émergence de souches bactériennes résistantes aux antibiotiques est considérée comme l'une desprincipales menaces en santé humaine. Cette situation pousse les scientifiques à trouver de nouvellesmolécules, idéalement naturelles, avec des structures et des modes d'action différents pour contrer lesphénomènes de résistance. Dans ce contexte, les peptides antimicrobiens et notamment les peptidessynthétisés par voie ribosomique et modifiés post-traductionnellement (RiPPs) constituent unealternative prometteuse. Dans ce projet, nous nous sommes concentrés sur les RiPPs contenant desliaisons thioéther. Le travail a porté sur deux types de peptides produits par un membre dominant dumicrobiote intestinal humain, Ruminococcus gnavus E1 : les sactipeptides RumCs et le ranthipeptideRgSCIFF. Les cinq isoformes RumCs (RumC1-5) ont été produits de manière hétérologue, ils présententune structure unique très compacte en double épingle qui leur apporte une grande stabilité. L’étudefonctionnelle montre que les peptides RumCs, à l’xception de RumC2, sont très efficaces contredifférents pathogènes Gram-positif et Gram-négatif. Par ailleurs, ces peptides ne présentent pas detoxicité particulière sur plusieurs cellules eucaryotes. Les peptides RumCs agissent selon un moded’action similaire qui n’implique pas la formation de pores. Par ailleurs, ils sont exclusivement actifs surdes cellules en division et ils inhibent la synthèse de l'ATP. Les travaux en cours visent à déterminer lemode d'action et à identifier la cible cellulaire. Au cours de ce projet, nous avons également mené lacaractérisation biochimique du ranthipeptide RgSCIFF et de l’enzyme radical-SAM associée. De façonintéressante, la forme modifiée du peptide RgSCIFF présente des liaisons thioéther caractéristiques desranthipeptides et des sactipeptides, ce qui en fait le premier exemple de peptide hybride.

The emergence of antibiotic-resistant bacterial strains is considered one of the major health threats ofour modern era. Aiming to find alternatives to the commercialized antibiotic molecules, differenttherapeutic possibilities are being studied such as the antimicrobial peptides (AMPs). One type of AMPsis the Ribosomally synthesized and Post-translationally modified Peptides (RiPPs). In our project, weprecisely focused on thioether bond-containing RiPPs. The work tackled two types of peptides producedby a dominant member of the human gut microbiota Ruminococcus gnavus E1: RumCs sactipeptides andRgSCIFF ranthipeptide. The five RumCs isoforms (RumC1-5) were heterologously produced and theirunique compact bihairpin structure was characterized. A potent antibacterial activity was observed forall RumCs against different Gram–positive and negative bacteria, except in the case of RumC2. Thepeptides resulted in no cellular toxicity when tested with different eukaryotic cell models. In addition,this work proved that the active RumCs peptides possess a similar mode of action that is not poreforming. They are exclusively active against dividing cells, and they inhibit the ATP synthesis. Furtherwork is in progress to decipher the mode of action and to identify the cellular target. On the other hand,this Ph.D. project dealt also with the biochemical characterization of RgSCIFF ranthipeptide and itscorresponding radical-SAM modifying enzyme. Interestingly, the peptide presents an unusual structurewith characteristic thioether bonds of both ranthipeptides and sactipeptides, thus being the firstexample of a hybrid peptide.