Comprendre les mécanismes d'activation et de fonctionnement des systèmes toxine-antitoxine de la famille Rosmer chez les bactéries pathogènes – Patho-TOX

Les systèmes toxine-antitoxine bactériens (TAs) sont des éléments génétiques ubiquitaires, qui peuvent être présents dans les chromosomes et/ou les éléments génétiques mobiles. Les TAs se composent d'un opéron codant pour une toxine qui inhibe la croissance cellulaire et d'une antitoxine qui contrecarre les effets de la toxine. En général, les toxines perturbent des fonctions essentielles de la bactérie hôte, notamment la traduction, la réplication ou la synthèse du peptidoglycane. Plusieurs rôles biologiques associés aux TAs ont été démontrés, notamment pour la stabilisation d'éléments génétiques mobiles conférant une résistance aux antibiotiques, l'immunité bactérienne contre les phages et dans certains cas, la virulence et la persistance de bactéries pathogènes. Les toxines utilisent une variété de stratégies et de mécanismes pour contrôler la croissance bactérienne, offrant ainsi des alternatives intéressantes aux antibiotiques traditionnels. Cependant, le développement de stratégies antibactériennes innovantes requiert la compréhension en profondeur des mécanismes d'inhibition, d'expression et de régulation des TAs. Le projet Patho-TOX se concentre sur la famille conservée des TA Rosmer (RmrTA), qui a récemment été identifiée comme un mécanisme de défense potentiel contre les phages. Les antitoxines RmrA sont associées à différentes toxines RmrT qui ne présentent généralement aucune similitude détectable avec d'autres familles de protéines. Les protéines RmrA comprennent un domaine HTH de liaison à l'ADN associé à un domaine ImmA de type métallopeptidase, dont la fonction n'a pas encore été élucidée. Un contrôle précis de l'activité des toxins RmrT est essentiel à la survie des bactéries. Ainsi, certaines toxines RmrT sont responsables de l'essentialité de la protéase de type AAA+ ClpXP dans des bactéries telles que Streptococcus pneumoniae et Escherichia coli. Cela suggère que les toxines RmrT sont maintenues inactives par ClpXP. L'objectif de ce projet est de révéler les fonctions cellulaires et les mécanismes d'activation des systèmes RmrTA chromosomiques pour trois pathogènes humains majeurs, à savoir E. coli, S. pneumoniae et Staphylococcus aureus. Le projet combine des approches génétiques, biochimiques et structurelles pour comprendre (i) les mécanismes moléculaires qui causent l'inhibition de la croissance bactérienne par les toxines RmrT, (ii) les rôles des composants RmrTA dans la régulation transcriptionnelle de l'opéron rmrTA et dans la physiologie bactérienne, et (iii) comment la protéase AAA+ ClpXP contrôle l'activation des toxines RmrT, à la fois in vitro et in vivo en réponse au stress. Ce projet fournira une analyse approfondie des nouveaux mécanismes d'inhibition de la croissance par les toxines et des réseaux d'activation des TAs, qui pourraient être utilisés pour développer de nouvelles stratégies de lutte contre les pathogènes bactériens et la résistance aux antibiotiques.