Structural analysis of Staphylococcus aureus ribonucleoprotein complex FemXAB-NPtRNAsGly essential for peptidoglycan synthesis and contributing to methicillin resistance – SatRNAsPG

Staphylococcus aureus utilise trois protéines Fem pour synthétiser les ponts pentaglycine (Gly5) du peptidoglycane (PG), un composant fondamental et spécifique de la paroi cellulaire bactérienne. Notre objectif principal est de comprendre les mécanismes moléculaires qui sous-tendent la spécificité des protéines Fem dans la reconnaissance des Glycyl-ARNt natifs non protéinogènes (ARNtNP), qui portent des déterminants uniques. Le mécanisme par lequel les trois protéines Fem reconnaissent successivement ces ARNt inhabituels pour former la pentaglycine, n'est pas encore connu. Le projet utilisera une approche intégrative combinant des expériences in vivo et des techniques avancées de biologie structurale, incluant la cryo-EM et la cristallographie des rayons X, ainsi que la synthèse chimique de précurseurs lipidiques et d'inhibiteurs à base d'ARNt. En explorant la formation de complexes protéine-Fem-ARNt, nous avons l'intention d'obtenir des informations structurales détaillées sur le processus de reconnaissance, éclairant les interactions moléculaires spécifiques qui régissent cette étape cruciale. Le projet SatRNAsPG comprend trois tâches principales, contribuant chacune à des perspectives uniques sur la formation des ponts de pentaglycine dans le PG de S. aureus. Ces tâches sont indépendantes mais complémentaires : (i) Compréhension de la reconnaissance des ARNtNP : À travers des analyses in vivo et in vitro, nous visons à élucider comment les ARNtNP natifs sont spécifiquement reconnus par les protéines Fem, en explorant l'organisation complexe et l'analyse des modifications de l'ARN. (ii) Études structurales : L'investigation des complexes natifs Fem-ARNtNP-lipide et glycyl-ARNt synthétase (GlyRS) - ARNtNP éclairera les interactions moléculaires sous-jacentes à la formation du pont de pentaglycine et à l'aminoacylation de l'ARNtNP, en utilisant des techniques de cryo-EM et de cristallographie aux rayons X. (iii) Impact des modifications de l'ARNt et de la dynamique du PG : L'analyse de la manière dont les modifications sur les ARNt natifs influencent la formation de Gly5 et la composition du PG dans des conditions liées à l'infection et dans des souches cliniques présentant une sensibilité aux antibiotiques variable fournira des informations sur la dynamique de cette barrière bactérienne cruciale. Le réseau repose sur la combinaison d'expertises complémentaires, comprenant la biologie de l'ARN et des connaissances mécanistiques approfondies dans l'étude de la pathogenèse et de la virulence staphylococciques, le développement d'approches MS liées à la biologie de l'ARN (P1: S. Marzi); la biochimie des ARNt et des lipides et la synthèse chimique de substrats et d'inhibiteurs dérivés de l'ARNt et des lipides (P2: M. Fonvielle); l'analyse structurale de pointe des complexes ARN-protéine (P3, B. Klaholz). Cette synergie représente une opportunité unique d'unir la biochimie, la génétique, la structure et la chimie, dans un effort commun pour relever ce défi de déterminer comment le peptidoglycane est formé et régulé chez ce pathogène humain majeur et d'ouvrir de nouvelles voies pour des applications thérapeutiques.