Etude structurale et fonctionnelle du métabolon régissant les voies de biosynthèse de l'ubiquinone – META-Q

Les quinones isoprénoïdes telles que l'ubiquinone (UQ) sont centrales pour la physiologie cellulaire puisqu'elles jouent le rôle de transporteurs d'électrons et de protons dans les chaînes respiratoires génératrices d'énergie et dans divers processus biologiques chez les bactéries et les eucaryotes. Chez Escherichia coli, la biosynthèse de l'UQ implique 9 réactions chimiques et 12 protéines Ubi (UbiA à UbiK). Les 6 dernières réactions de la voie ont lieu dans les extraits solubles et non dans la fraction membranaire comme le prédirait l'hydrophobicité de l’UQ. En effet, nous avons montré qu'un complexe Ubi soluble existe chez E. coli et forme un métabolon. La protéine membranaire UbiB faciliterait l'accès du complexe Ubi aux précurseurs précoces situés dans la membrane, et permettrait le relargage de l'UQ synthétisé. Dans E. coli, la biosynthèse de l'UQ dépend de l'oxygène, car les monooxygénases UbiI, UbiH et UbiF utilisent l'O2 comme cosubstrat. Toutefois, E. coli produit également de l’UQ en anaérobies grâce aux protéines UbiU, UbiT et UbiV, qui sont essentielles dans ce contexte. UbiU et UbiV remplacent les monooxygénases de la voie aérobe en catalysant les étapes d'hydroxylation de celle anaérobe. L'objectif de ce projet est de disséquer au niveau moléculaire l'assemblage du métabolon Ubi et ses changements structurels et fonctionnels liés aux conditions en O2. Trois questions sont abordées : Comment le complexe produit-il un environnement isolant les intermédiaires hydrophobes du cytoplasme hydrophile et rendant possible un mécanisme de channeling des enzymes Ubi au sein du métabolon ? Comment le complexe module-t-il structurellement sa composition pour avoir les hydroxylases nécessaires en fonction des conditions en O2 ? Par quel mécanisme, UbiB interagit-il avec le complexe Ubi ? L'objectif sera atteint en combinant des outils génétiques et biochimiques et en utilisant des techniques de spectrométrie de masse et de la cryomicroscopie électronique.