Reconnaitre une surface sucrée : structure et fonction de l’appendice infectieux d’un Siphovirus infectant une bactérie Gram négative – SweetSipho

Les virus bactériens (bactériophages) transfèrent leurs génomes dans les cellules bactériennes : étape initiale essentielle de l'infection des hôtes. De nombreux bactériophages utilisent une queue pour l'adsorption et la translocation de l'ADN dans le cytosol de l'hôte. Les phages à queue combinent une structure cœur invariable avec des modules d'infection diversifiés, reflétant le fait qu'ils rencontrent différentes compositions d'enveloppe dans leur large gamme d'hôtes bactériens. Les siphovirus à longue queue non contractile constituent un type de phage à queue prédominant. Cependant, la nature du signal d'infection que ces phages reçoivent de l'enveloppe bactérienne n'est pas bien comprise et nécessite des recherches supplémentaires.
Le but de notre projet franco-allemand est d'élucider, par cryo-microscopie électronique, la première structure d'une queue de siphovirus liant des glycanes spécifiques de la surface d’un hôte Gram-négatif, du phage modèle 9NA de Salmonella. La structure en présence du récepteur, lipopolysaccharides ou des vésicules de la membrane externe, permettra de déchiffrer comment les protéines structurales du phage sont impliquées dans l'initiation de l'infection, l'ouverture de la queue et la perforation de la paroi cellulaire au contact de la membrane. Nous comprendrons ainsi les réarrangements moléculaires dans la queue du siphovirus conduisant à la libération du génome. Ceci définira les différences structurales avec les phages qui utilisent des récepteurs protéiques pour l'infection, pour lesquels nous avons déterminé la structure détaillée, avant et après interaction avec le récepteur membranaire, d'un représentant : le phage T5. Grâce à la microscopie TIRF et à de nouvelles configurations de membranes modèles Gram-négatives, nous étudierons le mécanisme de libération du génome du siphovirus 9NA à résolution temporelle au niveau de la particule unique et analyserons l'influence des propriétés de la membrane Gram-négative sur l'initiation réussie de l'infection. Nous utiliserons également ces installations in vitro pour étudier les synergies des mélanges de phages qui sont en compétition pour les récepteurs du même hôte et nous corrélerons ces données avec les analyses d'infection in vivo sur des cellules bactériennes entières.
L'exploration de la dynamique des interactions entre les bactériophages et la paroi cellulaire nous permettra de mieux comprendre les réarrangements de la structure de la queue des phages, qui conduisent à la libération du génome, une étape clé du cycle de vie des phages. L'élucidation de la structure de la queue et de la plaque de base d'un système modèle représentant un type répandu de phages Gram-négatifs, spécifiques des glycanes, améliorera l'annotation du génome basée sur la structure et la prédiction de l'utilisation des récepteurs des phages à partir des données de séquence. Notre travail apportera des connaissances moléculaires substantielles sur la façon dont les communautés de phages se comportent dans un écosystème infectieux donné, ce qui est important pour le développement de nouveaux traitements antibiotiques utilisant des bactériophages.