Mechanism of action of MAM protein of Faecalibacterium prausnitzii

Mécanisme d'action de la MAM protéine de Faecalibacterium prausnitzii

• Auteur / Autrice : Thaís Cristina Thaís
• Direction : Jean-Marc Chatel
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/03/2023
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay en cotutelle avec Universidade Federal de Minas Gerais
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : MICALIS- Microbiologie de l'Alimentation au service de la santé humaine
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : UMR Micalis - Pôle Ecosystèmes- Equipe ProBihote Interactions des bactéries commensales et probiotiques avec l'hôte
• Partenaire(s) de recherche : référent : AgroParisTech (France ; 2007-....)

Mots clés

Mots clés libres

Faecalibacterium prausnitzii

MAM protéine

Microbiota

Probiotique

Faecalibacterium prausnitzii

MAM protein

Microbiota

Probiotic

Résumé

Faecalibacterium prausnitzii est une bactérie anaérobie stricte qui joue un rôle crucial dans le maintien de la santé de l'intestin, représentant environ 5 % du microbiote intestinal des adultes normaux. La maladie de Chron a déjà été associée à une dysbiose intestinale, avec une importance significative, pour la biodiversité de F. prausnitzii. Dans ce scénario, des peptides bioactifs ont été identifiés à partir d'une protéine de 15 kDa de fonction inconnue appelée MAM (Molécule Ainflammatoire Microbienne) avec un effet protecteur contre la colite induite. MAM est une protéine unique exprimée par F. prausnitzii, et sa composition en acides aminés montre une grande diversité entre ses souches. Cette on observe également une hétérogénéité au niveau des propriétés anti-inflammatoires avec des souches avec une activité élevée et d'autres sans ces propriétés. La région la plus conservée de MAM est à la partie N-terminale. Une double glycine à cette région peut être une reconnaissance site pour les protéases PCAT, qui se trouvent dans la région promotrice de MAM de nombreuses souches, comme domaine d'un transporteur ABC. Bien qu'il s'agisse d'une molécule bioactive prometteuse avec l'ARNm le plus abondant dans la cellule de F. prausnitzii, le rôle du MAM pour cette bactérie est encore inexpliqué. Dans cette préoccupation, le but de cette étude est de caractériser la MAM, en essayant de comprendre son rôle chez F. prausnitzii, sa structure et son mécanisme d'action. Des outils bioinformatiques seront utilisés pour prédire la structure du MAM avec une purification supplémentaire et des validations structurelles. Pour évaluer l'interaction de MAM avec le transporteur ABC, Molecular Docking sera également réalisé. Cette interaction sera également testée par la co-expression du transporteur ABC et des gènes MAM chez Lactococcus lactis. Des manipulations génétiques seront effectuées pour confirmer les différents niveaux d'activité anti-inflammatoire parmi les souches et pour déterminer celles dont l'activité est prometteuse. De plus, une analyse protéomique sera exécutée pour observer le comportement de MAM et ses interactions. Les résultats de ces travaux soutiennent l'élucidation du rôle de cette molécule bioactive, qui a un énorme potentiel en tant que produit thérapeutique dérivé de probiotiques qui pourrait être utilisé pour différentes maladies inflammatoires de l'intestin.

Faecalibacterium prausnitzii is a strict anaerobic bacteria that has a crucial role in the maintenance of the health of the gut, representing around 5% of the intestinal microbiota of normal adults. Chron's disease has already been associated with intestinal dysbiosis, with significant importance, to the biodiversity of the F. prausnitzii. In this scenario, bioactive peptides were identified from a 15 kDa protein of unknown function called MAM (Microbial Ainflammatorytory Molecule) with a protective effect against induced Colitis. MAM is a unique protein expressed by F. prausnitzii, and its amino acid composition shows huge diversity between its strains. This heterogeneity is also observed at the level of anti-inflammatory properties with strains with high activity and others without those properties. The most conserved region of MAM is at the N-terminal portion. A double glycine at this region can be a recognition site for PCAT proteases, which are found in MAM's promoter region of many strains, as a domain of an ABC transporter. Despite being a promising bioactive molecule with the most abundant mRNA in the cell of F. prausnitzii, the role of MAM for this bacterium is still unexplained. In this concern, the aim of this study is to characterize MAM, trying to understand its role in F. prausnitzii, its structure, and its mechanism of action. Bioinformatic tools will be used to predict the structure of MAM with further purification and structural validations. To assess the interaction of MAM with the ABC transporter, Molecular Docking will also be performed. This interaction will also be tested by co-expression of ABC transporter and MAM genes in Lactococcus lactis. Genetic manipulations will be carried out to confirm the different levels of anti-inflammatory activity among the strains and to determine the ones with promising activity. Further, proteomic analysis will be executed to observe the behavior of MAM and its interactions. The results of this work support the elucidation of the role of this bioactive molecule, which has huge potential as a therapeutically probiotic-derived product that could be used for different bowel inflammatory diseases.