Base moléculaire de l’activation de la recombinaison Xer par les phages – PhenX

Une différence majeure entre les bactéries et les eucaryotes est intrinsèque à la structure de leurs chromosomes: ils sont linéaires dans les eucaryotes et circulaires dans les bactéries. La circularité de l’ADN conduit à la formation de dimères de chromosomes qui entravent la répartition de l'information génétique entre les cellules filles. Les bactéries possèdent une machinerie de recombinaison dédiée à la résolution des dimères de chromosomes, la machinerie Xer, par l'addition d’un crossover au niveau d’un site unique de leurs chromosomes circulaires, dif.
De nombreux éléments mobiles exploitent Xer, les IMEX. Ils sont souvent associés à l’évolution vers la pathogénicité de leur hôte. Un exemple frappant est donné par l'agent du choléra, Vibrio cholerae. V. cholerae est retrouvé dans les eaux saumâtres du monde entier. Cependant, la plupart des souches ne sont pas pathogènes. La diarrhée responsable du taux élevé de mortalité et de la propagation épidémique du cholérat est due à une toxine qui est encodée dans le génome d'un IMEX, CTXf. Des interactions entre CTXf et plusieurs autres IMEX participent à de nouvelles souches épidémiques de choléra. Au premier rang de ces IMEX se trouve un phage satellite, TLCf, dont l'intégration semble être une condition préalable à l'intégration CTXf.
La machinerie Xer appartient à la famille des recombinases à tyrosine. Elle est très similaire à Cre, la résolvase du phage P1, dont le mécanisme d'action a été caractérisé à l’échelle atomique. Toutefois, plusieurs de ses caractéristiques la différencient de Cre et de la plupart des autres recombinases à tyrosine. En particulier, elle est sous le contrôle d'une large protéine membranaire associée à l’appareil de division cellulaire, FtsK. Cependant, les IMEX échappent à ce contrôle. Nous avons récemment identifié un facteur d'activation de Xer dans le génome de TLCf, XafT (résultats non publiés). XafT est une petite protéine cytoplasmique sans aucune similitude de séquence avec FtsK. Elle contient un domaine de fonction inconnue qui est codée dans beaucoup d'autres IMEX. Nous avons reconstitué une réaction complète de recombinaison Xer in vitro avec XafT.
Le but de ce projet est de caractériser à l'échelle atomique le processus de recombinaison Xer en profitant de la simplicité de la réaction promue par XafT. Nous allons notamment étudier les changements structuraux que XafT induit dans le complexe de recombinaison. Bien que le projet soit principalement académique, il pourrait avoir un impact direct dans le domaine médical et/ou la gestion des risques environnementaux. En effet, il pourrait conduire à la découverte et/ou la conception rationnelle de composés qui inhibent l'activité Xer. De tels composés aideraient à prévenir l'infection par des vibrions pathogènes et/ou bloquer la conversion toxigénique de vibrions non pathogènes par TLCf et CTXf.
Le projet PhenX est multidisciplinaire. Il associe quatre équipes aux compétences complémentaires. L’équipe 1 est composée de généticiens, de biologistes moléculaires et cellulaires avec une forte expérience sur V. cholerae. Ses membres ont déjà contribué à la caractérisation moléculaire de plusieurs voies de recombinaison Xer, y compris les voies dépendantes de FtsK et de XafT. L’équipe 2 apporte sa grande expérience sur la caractérisation structurale et la modélisation des complexes nucléoprotéiques. L'équipe 3 est l'un des leaders mondiaux sur le multiplexage des mesures de FRET, ce qui servira à déterminer les changements induits par XafT sur les complexes de recombinaison Xer. L’équipe 4 est composée de chimistes qui maintiennent une banque de 5000 composés que nous criblerons pour leur activité sur la recombinaison Xer in vivo. Ils apporteront aussi leur expertise pour la conception rationnelle d'inhibiteurs et/ou d’activateurs de la recombinaison sur la base des données que nous aurons obtenues.