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Etude de la réparation et du recyclage de la méthionine chez Bacillus subtilis

Par Madame Conghui YOU Discipline : GENETIQUE CELLULAIRE ET MOLECULAIRE

Les méthionines aminopeptidases (MAP) et les méthionine sulfoxide réductases (MSR) maintiennent un stock disponible de méthionine chez Bacillus subtilis. Recyclant la méthionine du début des protéines, les premières sont essentielles. La plupart des procaryotes ont un seul gène map: nous avons démontré que B. subtilis en a deux, mapA and mapB (yflG). MapB est 100 fois plus efficace que MapA avec des substrats synthétiques. A la différence de MapA, MapB requiert le cobalt pour son action. Toutes deux sont actives in vivo, et se répartissent uniformément dans la cellule. L'expression de mapA est 50 à 100 fois supérieure à celle de mapB in vivo, en accord avec son rôle essentiel. Notre analyse phylogénétique associe l'activité de MapB à l'apparition de la pathogénicité. Les MSR ont été très étudiées pour leur rôle réparateur mais on ne sait rien de la régulation de leur expression. Nous avons montré que msrA et msrB forment un opéron partant d'un promoteur sigma A. Son expression est induite spécifiquement par le paraquat (PQ) et pas par H2O2. Nous avons découvert que Spx, régulateur du stress oxydant, est partiellement impliqué. Cette fonction passe par l'intégrité d'un motif CXXC. La mutagenèse du génome par transposons nous a permis d'identifier un second gène de régulation, yjbH, dont le produit contrôle la disponibilité de Spx. Nous avons mis au jour des interactions protéine/protéine entre YjbH et Spx. Nos travaux ont découvert, pour la première fois, un ensemble d'éléments de contrôle de l'expression de l'opéron msrAB chez B. subtilis, et ont montré que ce contrôle résulte d'un effet spécifique de la catégorie des stress oxydants induite par le PQ.

Abstract : In Bacillus subtilis, methionine aminopeptidases (MAP) and methionine sulfoxide reductases (MSR) maintain the methionine pool. Recycling of the initiation methionine of proteins is essential. Whereas most prokaryotes have a single MAP gene, B. subtilis has two, mapA and mapB (yflG). MapB was 100-fold more efficient than MapA when assayed on some synthetic peptide substrates. Unlike MapA, MapB showed a strong preference for cobalt. They are both functional in vivo, and their gene products distribute evenly in the cell. The expression of mapA is 50 to 100-fold higher than that of mapB in vivo, which could explain why only mapA is the essential gene. Further phylogeny analysis suggests that the function of MapB might be associated to pathogenicity related activities. MSRs are widely studied for their repair role but not for their expression regulation. In B. subtilis, MSR-coding genes (msrA and msrB) constitute an operon with a unique sigma A-dependent promoter. Their expression was induced specifically by paraquat (PQ) but not by H2O2. Spx, a global oxidative stress regulator, was implicated in the above process but partially. The function of Spx in the regulation depended on its CXXC motif. A genome-wide mutagenesis analysis identified a second gene, yjbH, participating in the expression regulation of this operon, possibly through controlling the amount of Spx in vivo. YjbH and Spx were shown to display direct protein-protein interaction. For the first time, our work uncovered several elements controlling the expression regulatory pathway of the msrAB operon in B. subtilis, especially the PQ-specific oxidative induction pathway.
Informations complémentaires

Mathias SPRINGER, Directeur de Recherche, au Centre National de Recherche Scientifique, Paris - Rapporteur Michel TOLEDANO, Directeur de Recherche, au Commissariat d'Energie Atomique de Saclay, Gif-sur-Yvette - Rapporteur Colin HARWOOD, Professeur, à l'Université de Newcastle, Royaume Uni -Examinateur Marc NADAL, Professeur des Universités, à l'Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines - Examinateur Agnieszka SEKOWSKA, Docteur, à l'Institut Pasteur, Paris - Examinatrice

Antoine DANCHIN, Directeur de Recherche au Centre National de Recherche Scientifique, Professeur à l'Institut Pasteur, Paris - Directeur de thèse