Étude structurale et fonctionnelle de tyrosine

´
Etude structurale et fonctionnelle de tyrosine-kinases
bact´eriennes
Emmanuelle Bechet
To cite this version:
Emmanuelle Bechet. ´ Etude structurale et fonctionnelle de tyrosine-kinases bact´eriennes. Sci-
ences agricoles. Universit´e Claude Bernard - Lyon I, 2010. Fran¸cais. <NNT : 2010LYO10163>.
<tel-00720223>
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N° d’ordre : 163 - 2010 Année 2010
THESE DE L’UNIVERSITE DE LYON
Délivrée par
L’UNIVERSITE CLAUDE BERNARD LYON 1
ECOLE DOCTORALE INTERDISCIPLINAIRE SCIENCES-SANTE
DIPLOME DE DOCTORAT
(arrêté du 7 août 2006)
soutenue publiquement le 29 Septembre 2010
par
Melle Emmanuelle BECHET
TITRE :
ETUDE STRUCTURALE ET FONCTIONNELLE DE
TYROSINE-KINASES BACTERIENNES
Directeur de thèse :
Dr. Christophe GRANGEASSE
Jury : M le Pr. Alain J. COZZONE Président
Mme la Dr. Anne GALINIER Rapporteur
Mme la Dr. Anne Marie DI GUILMI Rapporteur
M le Dr. Yvan MIJAKOVIC Examinateur
M le Dr. Christophe GRANGEASSE Examinateur

1
UNIVERSITE CLAUDE BERNARD - LYON 1
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Directeur : M. le Professeur C. Coulet
Directeur : M. le Professeur J-C. Augros
Directeur : M R. Bernard

RESUME EN FRANÇAIS :
Au laboratoire, une famille de tyrosine kinases propres aux bactéries et ne présentant aucune
ressemblance structurale avec les protéine-kinases d’origine eucaryote a été identifiée. Ces enzymes,
appelées BY-kinases, sont notamment impliquées dans la biosynthèse des polysaccharides extracellulaires,
mais leurs rôles précis ainsi que leurs mécanismes catalytiques sont encore peu compris.
Dans la première partie de ce travail, nous avons caractérisé le rôle physiologique de la
phosphorylation sur la tyrosine de la protéine Ugd, une UDP-glucose déshydrogénase, par les BY-kinases
Wzc et Etk d’E. coli. Nous avons démontré que la phosphorylation d’Ugd sur un site commun à Wzc et Etk
augmente son activité. Nous avons également établi que la phosphorylation d’Ugd par Wzc participe à la
régulation de la quantité d’acide colanique produit, tandis que la phosphorylation d’Ugd par Etk influence la
résistance de la bactérie à la polymyxine.
Nous avons également effectué une analyse structure-fonction du domaine cytoplasmique de deux
BY-kinases, CapA1/CapB2 de S. aureus et Wzc d’E. coli. Nous avons montré que ces deux protéines
s’associent en octamère, grâce au motif EX2RX2R et qu’elle s’autophosphoryle selon un mécanisme
intermoléculaire. Nous avons, de plus, identifié le mécanisme d’activation de ces protéines et révélé
l’importance d’un domaine particulier dans l’autophosphorylation de Wzc et la biosynthèse de l’acide
colanique.
La caractérisation structurale et fonctionnelle des BY-kinases représente une approche prometteuse
et originale en vue de l’élaboration de molécules inhibant spécifiquement leur activité et pouvant affecter le
pouvoir virulent des bactéries pathogènes.
TITRE EN ANGLAIS :
Structural and functional analysis of bacterial tyrosine kinases
RESUME EN ANGLAIS :
A new class of bacterial enzymes, named BY-kinases, has been shown to catalyze protein-tyrosine
phosphorylation. These enzymes share no structural and functional similarities with their eukaryotic
counterparts. Evidence of their involvement in extracellular polysaccharide biosynthesis has been provided,
but their accurate functions and their catalytic mechanism remain largely unknown.
First, we characterized the physiological role of tyrosine phosphorylation of Ugd, a UDP-glucose
dehydrogenase, by the BY-kinases Wzc and Etk of E. coli. We demonstrated that Ugd phosphorylation by
Wzc or Etk occurs on the same site and increases its activity. We also established that Wzc-mediated
phosphorylation of Ugd participates in the regulation of colanic acid production whereas Ugd
phosphorylation by Etk influences resistance to polymyxin.
In addition, we performed a structure-function analysis of the cytoplasmic domain of two BY-
kinases, namely CapA1/CapB2 from S. aureus and Wzc from E. coli. We showed that these two proteins
associate in a ring-shaped octamer in which the motif EX2RX2R plays a crucial role. In addition, we
showed that BY-kinases autophosphorylate using an intermolecular mechanism. We also identified the
activation mechanism of BY-kinases and we revealed the role of a particular domain, found specifically in
BY-kinases from proteobacteria, in Wzc autophosphorylation and colanic acid biosynthesis.
Structural and functional characterization of BY-kinases represents an original and promising
approach in order to develop new molecules inhibiting specifically these enzymes and to affect the virulence
of bacterial pathogens.
DISCIPLINE :
Biochimie - Microbiologie
MOTS-CLES :
Phosphorylation – Tyrosine – « Bacterial tYrosine-kinases » (BY-kinases) – Synthèse de l’acide colanique –
Résistance à la polymyxine – Structure – Mécanisme de phosphorylation
INTITULE ET ADRESSE DE L'U.F.R. OU DU LABORATOIRE :
Institut de Biologie et Chimie des Protéines – CNRS – Université Lyon 1
7 passage du Vercors, 69367 LYON Cedex 07

A Mamie Guite