Exploration du rôle des enzymes rSAM dans la défense anti-phage et leur conservation chez les eucaryotes

Investigating the role of rSAM enzymes in anti-phage defense and their conservation in eukaryotes

• Auteur / Autrice : Marie Guillaume
• Direction : Aude Bernheim
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génétique et génomique
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2024
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Complexité du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Génétique des génomes
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Diversité Moléculaire des Microbes

Mots clés

Mots clés libres

Anti-phage

Genetique

Defense chimique

Vipérines

Genomique

Anti-phage

Genetics

Chemical defense

Viperins

Genomics

Résumé

Le projet de thèse proposé vise à investiguer le role des radical S-adenosylmethionine (rSAM) enzymes dans les mécanismes de défense anti-phages, et leur conservation chez les eukaryotes. Après que les vipérines, une famille connues d'enzymes rSAM, se soient révélées capables de synthétiser des composés anti-phages et anti-viraux qui pourraient être utilisés comme médicaments anti-viraux, cette étude émet l'hypothèse de l'existence d'autres enzymes rSAM contribuant à la défense anti-virale. Les objectifs du projets comprennent une recherche approfondie des enzymes rSAM avec une activité anti-phage prédite dans les génomes bactériens, suivie d'une characterisation expérimentale des candidats identifiés. Les candidats seront synthétisés, clonés et exprimés chez Escherichia coli pour screener leur activité anti-phage contre un panel de phages. L'identification des composés se fera grâce à des analyses de chromatography liquide - spectrométrie de masse (LC-MS), réalisées sur des extraits de souches d'E.coli modifiées. De plus, une selection de protéines seront purifiées et feront l'objet d'études biochimiques in-vitro. Enfin, la conservation chez les eukaryotes des familles de rSAM identifiées sera évaluée au travers d'analyses génomiques et d'études d'expression chez E.coli. Des données préliminaires indiquent la présence de nouvelles familles d'enzymes rSAM avec une potentielle fonction anti-phage, distincte des vipérines, suggérant un rôle plus large des rSAM dans les mécanismes de défense antiviraux. Ce projet vise à étendre notre compréhension des stratégies de défense chimique contre les infections virales et découvrir l'importance des enzymes rSAM dans divers organismes. Si de nouvelles molécules anti-phages sont identifiées, elles pourraient conduire à de nouveaux médicaments antiviraux.

The proposed PhD project aims to investigate the role of radical S-adenosylmethionine (rSAM) enzymes in anti-phage defense mechanisms and their conservation in eukaryotes. While viperins, a known family of rSAM enzymes, have been demonstrated to synthesize natural anti-phage compounds and anti-viral compounds that could be used as antiviral drugs, this study hypothesizes the existence of additional rSAM enzymes contributing to antiviral defense. The project objectives encompass an extensive search for rSAM enzymes with predicted anti-phage activity in bacterial genomes, followed by experimental characterization of identified candidates. Candidate enzymes will undergo synthesis, cloning, and expression in Escherichia coli for screening of anti-phage activity against a panel of phages. Compound identification will be conducted through liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS) analysis of extracts from engineered E. coli strains. Additionally, purification and in vitro biochemistry studies will be performed for selected proteins. Finally, the conservation of identified rSAM enzyme families in eukaryotes will be assessed through genomic analysis and expression studies in E. coli. Preliminary data indicates the presence of novel rSAM enzyme families with potential anti-phage function, distinct from viperins, suggesting a broader role for rSAM enzymes in antiviral defense mechanisms. This project aims at expanding our understanding of chemical defense strategies against viral infections and uncover the significance of rSAM enzymes across diverse organisms. If novel anti-phage molecules are identified, they could lead to potential novel anti-viral drugs.