Etude de la toxine RNase du système TAC chez Mycobacterium tuberculosis – M-TOX

nEMOTE, cryoEM, structure, activité RNase

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Les systèmes de toxine-antitoxine bactériens sont de petits modules génétiques composés d'une toxine et d'une antitoxine, qui inhibent l'activité ou l'expression de la toxine. Dans certaines conditions, y compris le stress, la toxine peut être activée et ainsi cibler des processus cellulaires essentiels, notamment la traduction, la réplication ou la synthèse de la paroi cellulaire, entraînant un arrêt de croissance et, de façon ultime, la mort des cellules. Le contrôle de la croissance bactérienne par les toxines a été associé à divers processus cellulaires, notamment la stabilisation de régions génomiques et de plasmides, la protection contre l’ADN étranger, la formation de biofilms, le contrôle de la réponse au stress, la virulence et la persistance bactériennes.
La bactérie pathogène Mycobacterium tuberculosis est la cause de plus de 1,5 million de décès par an et l'apparition croissante de souches de M. tuberculosis multirésistantes et ultrarésistantes aux antibiotiques a fortement accentué le besoin de développer de nouveaux antibiotiques et de nouvelles stratégies de traitement. Le génome de M. tuberculosis code pour un très grand nombre de systèmes toxine-antitoxine (plus de 80) et, à ce jour, le rôle de ces toxines est très mal connu. De façon remarquable, plusieurs de ces toxines sont très toxiques pour la croissance de M. tuberculosis lorsqu'elles sont exprimées en l'absence de leurs antitoxines, et, un tel effet nocif suggère que de nouvelles propriétés antibactériennes portées par ces toxines pourraient être utilisées soit comme antimicrobiens, soit comme outils pour identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.
Le projet M-TOX aborde ces questions importantes sous plusieurs angles, en se focalisant sur la toxine du système atypique toxine-antitoxine-chaperon (TAC) de M. tuberculosis, qui est composé (i) d'une toxine extrêmement efficace appartenant à la superfamille des toxines RelE/ParE, (ii) d’une antitoxine HTH-Xre et (iii) d’un chaperon apparenté au chaperon canonique SecB connu pour faciliter l’export de protéines chez les bactéries à Gram négatif. Contrairement aux systèmes classiques de toxine-antitoxine à deux composants, une interaction directe entre l'antitoxine très sensible à l’agrégation et son chaperon dédié est nécessaire à l'inactivation de la toxine, ajoutant ainsi un niveau de contrôle supplémentaire au cycle d'activation/inactivation de la toxine. Dans ce travail, nous utiliserons des approches de génomique, biophysique, biologie structurale et de Cryo-microscopie électronique, ainsi que des modèles in vivo d'infection par M. tuberculosis afin (i) de déterminer les cibles cellulaires, les sites et la spécificité de clivage de la toxine de TAC à l’échelle du génome de M. tuberculose, (ii) de corréler la spécificité du clivage avec la fixation au ribosome et le contrôle de la traduction, (iii) de résoudre la structure du complexe tripartite TAC, et (iv) de déclencher sélectivement l'activation de la toxine de TAC in vivo chez M. tuberculosis pendant l'infection en présence ou en absence d'antibiotiques. Cet ensemble de tâches complémentaires permettront de démontrer le mécanisme d’action de la toxine de TAC et de révéler comment l’activation d’une toxine endogène au cours d’une infection pourrait moduler le pouvoir infectieux de M. tuberculosis.