Caractérisation biophysique et structurale du complexe Antitoxine

Caractérisation biophysique et structurale du complexe Antitoxine-Chaperon du système TAC de
Mycobacterium tuberculosis
Responsables de stage : Suzana Dos Reis, Lionel Mourey (avec la participation de Sylviane Julien)
Groupe de Biophysique Structurale (Equipe Lionel Mourey)
Institut de Pharmacologie et de Biologie Structurale,
UMR 5089 CNRS-Université Paul Sabatier Unité Mixte de Recherche
Tél. [phone] – E-Mails : [e-mail], [e-mail]
Les systèmes toxine-antitoxine (TA) bactériens sont des éléments génétiques généralement
composés de deux partenaires : une toxine qui cible une fonction essentielle de la cellule, le plus souvent la
traduction, et une antitoxine qui neutralise spécifiquement la toxine. Dans certaines conditions de stress,
l’antitoxine, de nature instable, est dégradée par des protéases ce qui permet à la toxine ainsi libérée
d’inhiber la croissance bactérienne, facilitant ainsi la survie de la bactérie jusqu’à ce que les conditions soient
plus favorables. En accord avec ces propriétés, les systèmes TA sont impliqués dans de nombreux processus
cellulaires, tels que la stabilisation de régions génomiques, la protection contre des ADN étrangers, la
formation de biofilm, le contrôle de la réponse au stress, ainsi que la tolérance à certaines drogues et la
persistance.
La bactérie Mycobacterium tuberculosis, agent étiologique de la tuberculose humaine, tue près de 2
millions de personnes chaque année. Le succès de l’infection par le bacille tuberculeux est attribué en partie
à sa capacité à entrer dans un état de persistance insensible aux antibiotiques et aux effecteurs de l’immunité.
M. tuberculosis possède un nombre remarquablement élevé de systèmes TA, 79 au total, et il a été proposé
que la persistance induite par l’activation de ces toxines pourrait jouer un rôle dans la virulence chez cette
bactérie. Le système TAC (Toxine-Antitoxine-Chaperon) récemment identifié chez M. tuberculosis est un
système TA atypique fortement induit en conditions de stress et finement contrôlé par un chaperon
moléculaire appartenant à la famille du chaperon SecB, impliqué dans l’export des protéines chez les
bactéries à Gram négatif [1,2]. A ce jour, nous ne savons pas de quelle manière le chaperon contrôle
l’activation du système TA, ni quel est son rôle dans la virulence et la persistance chez M. tuberculosis.
Le projet proposé sera réalisé en collaboration avec l’équipe de Pierre Genevaux (LMGM,
Toulouse). Il vise à produire, purifier, caractériser d’un point de vue biochimique et biophysique, et à
cristalliser le complexe formé entre l’antitoxine et le chaperon afin d’en déterminer la structure
cristallographique. Celle-ci sera la première structure d'un membre de la famille de type chaperon SecB en
complexe avec son substrat protéique. Nous disposons du matériel de départ (souches d’Escherichia coli
permettant la production du complexe) et des travaux préliminaires montrent que le complexe peut être
produit sous forme soluble en quantité compatible avec des études biophysiques et structurales, qui sont déjà
en cours dans l’équipe.
Techniques utilisées : expression et purification de protéines recombinantes ; caractérisation biochimique et
biophysique en solution (diffusion dynamique et statique de la lumière : DLS et SEC-MALLS, fluorimétrie
différentielle à balayage : DSF) ; cristallisation des macromolécules biologiques ; cristallographie des rayons
X.
Publication sur le sujet :
[1] Bordes, P., Cirinesi, A.M., Ummels, R., Sala, A., Sakr, S., Bitter, W., and Genevaux, P. (2011).
SecB-like chaperone controls a toxin-antitoxin stress-responsive system in Mycobacterium tuberculosis. Proc
Natl Acad Sci U S A 108:8438-43.
[2] Sala, A., Calderon, V., Bordes, P., and Genevaux, P. (2013). TAC from Mycobacterium tuberculosis:
a paradigm for stress-responsive toxin-antitoxin systems controlled by SecB-like chaperones. Cell Stress
Chaperones 18:129-35