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     Génétique bactérienne et différentiation


  Responsable : Mazodier, Philippe (mazodier@pasteur.fr)


  resume

 

Les Streptomyces sont des eubactéries filamenteuses, Gram-positives vivant dans le sol. Ce genre bactérien est caractérisé par un cycle morphologique complexe proche de celui des champignons filamenteux. Les Streptomyces sont le genre bactérien le plus riche en producteurs de métabolites secondaires. Beaucoup sont utilisés par l'homme en tant qu'antibiotiques ou anticancéreux. Nous étudions le rôle des protéases ATP dépendantes dans la régulation de la différenciation morphologique et physiologique



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Les Streptomyces présentent un cycle morphologique complexe. Sur milieu artificiel solide, ce cycle passe par la formation de mycélium basal, puis de mycélium aérien, celui-ci subit ensuite une septation en masse pour se différencier en spores. Cette différenciation morphologique est accompagnée d'une différenciation métabolique qui fait des Streptomyces le genre bactérien le plus riche en producteurs de métabolites secondaires. Plus de 50% des antibiotiques commercialisés sont produits par les Streptomyces.

Bien que des milliers de ces molécules aient été décrites, il est probable qu'elles ne représentent qu'une petite fraction du répertoire des composés bioactifs qui pourraient être produits par les Streptomyces. Un des surprises apportées par la détermination de la séquence du génome des Streptomyces a été que le nombre de voies de biosynthèse de métabolites secondaires était beaucoup plus grand que prévu. S. coelicolor A3(2), la souche la plus étudiée, analysée depuis plus de 40 ans, était connu pour produire quatre antibiotiques différents . L'analyse de son génome (2001) a montré qu'il contient plus de 20 voies codant pour des enzymes caractéristiques du métabolisme secondaire. Dans l'espèce S. avermitilis, 30 nouvelles voies de biosynthèse de métabolites secondaires ont été trouvées lors du séquençage du génome. Par conséquent, un important réservoir encore inconnu de diversité génétique et métabolique réside dans les génomes des souches déjà isolées et même dans les souches les plus analysées. Il reste à déterminer comment et quand ces gènes impliqués dans le métabolisme secondaire sont exprimés, la nature et l'activité des composés qu'ils pourraient synthétiser.

Dans de nombreux organismes procaryotes et eucaryotes, des régulateurs clés du cycle cellulaire sont dégradés par les protéases ATP-dépendantes Clp . Les protéines Clp sont d'organisation complexe. Elles comprennent une composante protéolytique, ClpP et une composante régulatrice ATPasique, ClpA, ClpC ou ClpX, laquelle confère la spécificité de substrat.

Nous étudions l'effet de la protéolyse ATP dépendante sur la différenciation morphologique et physiologique des Streptomyces.

Chez Streptomyces, il existe 5 protéines ClpP, et 3 ATPase associées. ClpX, ClpC1 et ClpC2. Nous avons montré que le complexe ClpP1 est impliqué dans la dégradation de régulateurs transcriptionnels comme ceux des régulons clgR et popR. En particulier nous avons montré que la dégradation des régulateurs PopR et ClgR dépendait de la séquence peptidique de l'extrémité C terminal de ces protéines. Par ailleurs nous avons montré que ClpP assurait également un contrôle post-traductionnel du régulon ClgR en dégradant plusieurs membres de ce régulon, en particulier la protéase Lon. Nous avons entrepris une collaboration avec G. Bucca et C. Smith de l'Université of Surrey, UK pour caractériser l'ensemble des gènes du régulon ClgR en utilisant des puces à ADN.

Le phénotype d'un mutant clpP1 est " bald " (chauve), ces souches ne font pas de mycélium aérien. Nous cherchons à caractériser les cibles de ClpP1 impliquées dans le contrôle de la différenciation. Nous nous intéressons aux révertants phénotypiques du mutant clpP1. Ceux sont des pseudo révertants car ils ont gardé la mutation clpP1 et la réversion phénotypique de type sauvage résulte de l'acquisition d'une ou plusieurs mutations suppressives. Nous cherchons à caractériser ces mutations ; pour cela nous avons construit une banque cosmidique à partir du génome de la souche du pseudo-revertant et nous cherchons à complémenter le mutant clpP1. Parallèlement nous avons entrepris une collaboration avec la plate-forme des puces à ADN de l'Institut Pasteur, pour comparer l'expression des gènes du mutant clpP1 et du pseudo-revertant clpP1.

Nous avons aussi cherché à obtenir de nouveaux mutants de clpP1 présentant une réversion phénotypique après mutagenèse par transposition in vivo. Ces expériences nous ont permis d'isoler 3 mutants capables de se différencier en mycélium aérien que nous analysons.

Parallélement, nous nous sommes intéressés au système de marquage peptidique par le système ssrA (tmRNA). Ce système ubiquitaire dans le monde bactérien conduit à la production de peptides marqués qui sont dégradés par les protéases ClpP. Nous avons étudié l'efficacité du marquage par le tmRNA et le rôle de ce système chez Streptomyces. Les données que nous avons obtenues ne montrent pas une implication du tmRNA dans la régulation de la différenciation chez S. lividans.

Légende de la figure

Production d'antibiotiques chez Streptomyces. Diversité des actions: On observe des inhibitions ou des inductions de la croissance, des inhibitions ou des inductions de la différenciation.

Au centre : la souche productrice, en périphérie : huit souches de Streptomyces

L'étalement de la souche productrice est fait 72h avant les inocula des souches indicatrices.

Mots-clés: Streptomyces, différentiation, production d’antibiotique, protéases, chaperones



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  Secrétariat Chercheurs Stagiaires Autre personnel
  Dugast Christine Benaroudj, Nadia, Institut Pasteur, Chargé de recherches nbenarou@pasteur.fr Guyet, Aurélie, Etudiante en thèse Gominet, Myriam, Institut Pasteur, Technicienne, mgominet@pasteur.fr

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