Auteur / Autrice : | Romain Launay | |
Direction : | Isabelle Andre, Jérémy Esque | |
Type : | Projet de thèse | |
Discipline(s) : | Ingénieries microbienne et enzymatique | |
Date : | Inscription en doctorat le | Soutenance le 20/12/2023 |
Etablissement(s) : | Toulouse, INSA | |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries | |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : TBI - Toulouse Biotechnology Institute, Bio & Chemical Engineering | |
Equipe de recherche : CIMEs - Catalyse et ingénierie moléculaire enzymatiques | ||
Jury : | Président / Présidente : Catherine Etchebest | |
Examinateurs / Examinatrices : Isabelle Andre, Manuel Dauchez, Isabelle Callebaut, Jérémy Esque, Raphaël Guerois | ||
Rapporteurs / Rapporteuses : Manuel Dauchez, Isabelle Callebaut |
Résumé
Les interactions protéine-protéine (PPIs) et les assemblages supramoléculaires sont essentiels pour les fonctions des cellules vivantes. Ils jouent un rôle important dans un certain nombre de fonctions biologiques, comme la transduction de signaux, la communication entre cellules, la transcription, la réplication ou le transport membranaire. La détermination et la caractérisation de telles interfaces restent un défi en biologie structurale. Cependant, les progrès dans le développement de méthodes computationnelles et la puissance des ressources informatiques disponibles de nos jours ont permis une amélioration considérable de la précision des prédictions in silico des modèles tri-dimensionnels dassemblages protéiques. Dans le cadre de cette thèse, lobjectif était de prédire la structure dun assemblage supramoléculaire, appelé métabolon Ubi, impliqué dans la voie de biosynthèse de lubiquinone (UQ8) dans Escherichia coli. Lubiquinone est un prénol possédant des propriétés oxydo-réductrices, localisé dans les membranes, et très conservé à travers lévolution mais également dans les différentes cellules des organismes. Elle est composée de deux parties principales, un groupe aromatique aux propriétés oxydo-réductrices, appelé quinone ou tête polaire, et une queue polyisoprénoide qui est de nature hydrophobe. Dans le cadre de cette étude, ce sont les dernières étapes de la voie de biosynthèse, notamment les modifications (méthylations et hydroxylations) de la tête polaire, qui nous intéressent. Ces réactions ont lieu au sein du métabolon Ubi. Ce dernier est constitué de sept protéines différentes (UbiE, UbiG, UbiF, UbiH, UbiI, UbiJ, UbiK) catalysant six réactions enzymatiques consécutives. Dans ce travail, nous avons cherché à prédire la structure du métabolon et nous avons ainsi été capable de proposer un sous-ensemble protéique que nous avons nommé "sous-unité centrale". Cette sous-unité comprend lensemble des partenaires et pourrait être biologiquement fonctionnelle. En parallèle, une étude a été menée sur lhétérotrimère UbiJ-UbiK2, une brique moléculaire essentielle du métabolon Ubi. Un modèle tri-dimensionnel de UbiJ-UbiK2 a été proposé. A laide dune étude par modélisation multi-échelles, il a pu être montré quil pouvait être impliqué dans le relargage de lubiquinone au sein des membranes. Enfin, la dernière partie de ce travail a porté sur létude du comportement dune famille particulière denzymes, les mono-oxygénases à flavine de classe A, à laquelle appartiennent UbiF, UbiH et UbiI. Une étude comparative entre une enzyme modèle de cette famille enzymatique, appelée PHBH, et UbiI a été réalisée et concluant à la nécessité dinteractions avec des partenaires, permettant de stabiliser ces protéines au sein du métabolon Ubi. Lensemble de ces travaux, et des hypothèses proposées, permet dapporter un regard nouveau sur lorganisation supramoléculaire du métabolon Ubi, tant au niveau structural que fonctionnel. Ainsi, nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives pour leur étude expérimentale.