CE44 - Biochimie du Vivant

Régulation de la synthèse du peptidoglycan chez Escherichia coli – RegOPepS

Résumé de soumission

Le peptidoglycane (PG) est le constituant majeur de la paroi bactérienne et la cible d’un grand nombre d’antibiotiques, en particulier les ß-lactamines. Ces antibiotiques inhibent la dernière étape de polymérisation du PG en se liant de manière irréversible aux protéines de liaison à la pénicilline (PLP). Jusqu'à récemment, les PLP étaient les seules enzymes connues permettant de catalyser la réticulation du PG. Cependant, mon équipe a montré que cette réaction est également catalysée par une deuxième famille d’enzymes, les L,D-transpeptidases (LDT). Les PLP sont potentiellement inhibées par toutes les classes de ß-lactamines, tandis que les LDT sont uniquement inhibées par les carbapénèmes. La formation des ponts de type 3?3 assurant la réticulation du PG par les LDT est prépondérante chez les mycobactéries comme Mycobacterium tuberculosis. Chez les autres espèces, les LDT ne sont pas essentielles et leur contribution au cours de la phase exponentielle de croissance est négligeable. Cependant, la proportion de liaisons 3?3 augmente au cours de la phase stationnaire, suggérant un rôle des LDT dans la maintenance du PG. Chez Escherichia coli, j'ai récemment montré que les LDT confèrent une résistance à la plupart des ß-lactamines en remplaçant les PLP chez des mutants sélectionnés in vitro. Ce mécanisme de résistance nécessite une production accrue de l’alarmone guanosine pentaphosphate et tétraphosphate [(p)ppGpp]. Cette dernière a initialement été identifiée par sa capacité à déclencher la réponse stringente. E. coli a donc la capacité de polymériser le PG par deux voies de réticulation alternatives, dont la contribution relative est contrôlée par le (p)ppGpp. Les objectifs généraux du projet sont l'identification des enzymes impliquées dans la voie des LDT et du rôle de l’alarmone dans la régulation de leur synthèse. Notre première hypothèse de recherche est que la polymérisation du PG par les PLP et les LDT implique différents ensembles de protéines. En construisant des souches qui dépendent conditionnellement des PLP ou des LDT pour la synthèse du PG, nous étudierons trois types d'enzymes. (i) L'inactivation de gènes candidats et une approche de type Tn-Seq seront utilisées pour identifier les endopeptidases responsables du clivage des liaisons de type 3?3. Cette réaction permet l’insertion de nouvelles sous-unités dans le PG. (ii) Certaines PLP (enzymes de Classe B) contiennent à la fois un domaine transpeptidase pour la réticulation du PG et un domaine dit de morphogenèse qui reste mal caractérisé sur le plan fonctionnel. Nous caractériserons ces domaines et déterminerons s’ils coopèrent avec les LDT pour la polymérisation du PG. (iii) En plus des transpeptidases, la polymérisation du PG nécessite des glycosyltransférases pour l'élongation des chaînes glycanes. Parmi les six glycosyltransférases de E. coli, nous chercherons à identifier celles qui polymérisent les chaînes glycanes réticulées par les LDT. Notre deuxième hypothèse de recherche est que le (p)ppGpp est un médiateur clé contrôlant l’adaptation du métabolisme du PG aux carences nutritives et à d’autres stress. Ceci pourrait impliquer un contrôle négatif de la voie des PLP associée à une activation de la voie des LDT pour maintenir l'intégrité de la paroi cellulaire. Nous identifierons parmi les gènes régulés par le (p)ppGpp ceux qui sont directement impliqués dans la synthèse du PG ainsi que le mécanisme de cette régulation. L'impact scientifique du projet concerne la régulation de la synthèse du PG qui reste très mal connue. Pour la première fois, l'adaptation du métabolisme du PG aux carences nutritives et à d’autres stress sera évaluée globalement en mettant l'accent sur une synthèse accrue des liaisons de type 3?3 par les LDT et sur les facteurs essentiels à la fonction de ces transpeptidases. Les résultats attendus incluent l'identification de nouvelles cibles pour le développement d’antibiotiques actifs sur les souches résistantes.

Coordinateur du projet

Monsieur Jean-Emmanuel Hugonnet (CENTRE DE RECHERCHE DES CORDELIERS)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CRC CENTRE DE RECHERCHE DES CORDELIERS

Aide de l'ANR 243 000 euros
Début et durée du projet scientifique : décembre 2019 - 48 Mois

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