Unité des
Membranes Bactériennes
Institut Pasteur
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FRANCE
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II - La sécrétion des protéines par les transporteurs ABC chez les bactéries à Gram négatif
(Sandra Cescau, Annick Paquelin et Philippe Delepelaire)

La voie ABC (pour ATP Binding Cassette) ou voie de type I est l'une des quatre voies majeures de sécrétion des protéines actuellement connues chez les bactéries à Gram négatif. Comme la voie III, la voie I ne fait intervenir ni peptide signal N-terminal ni appareil de sécrétion Sec. Elle est donc indépendante du plus universel mécanisme de translocation des polypeptides.
De nombreuses protéines telles que des hémolysines, des bactériocines, des protéases, des lipases, des protéines de couche S et des hémophores empruntent la voie I qui est caractérisée par la présence, dans le transporteur, d'une ATPase membranaire appelée protéine ABC. Ces protéines sont impliquées dans de très nombreux transports membranaires dont certains sont essentiels à la vie cellulaire. Etant donné leurs fonctions capitales, il n'est pas surprenant, grâce aux progrès de la génétique humaine, de voir ces protéines associées à un nombre sans cesse croissant de maladies héréditaires graves. L'utilisation de drogues anti-tumorales et d'antibiotiques a aussi favorisé la sélection de protéines ABC fonctionnant comme pompes d'efflux de ces agents thérapeutiques chez les procaryotes et les eucaryotes. Les multirésistances qui en découlent sont une menace importante de santé publique.
Notre équipe a montré que cette voie permet la sécrétion de protéines de fonction et d'origine très diverses ayant toutes un signal C-terminal. Puis nous avons établi que les transporteurs comprennent outre la protéine ABC, deux autres protéines de l'enveloppe bactérienne dont une protéine de la membrane externe appartenant à la famille TolC, une protéine multifonctionnelle nécessaire à l'efflux des drogues et des sels biliaires.
Le signal de sécrétion de l'exoprotéine reconnaît la protéine ABC dont l'activité ATPasique est modulée par cette interaction. Cette interaction in vivo induit la formation d'un complexe multiprotéique qui rassemble les 3 protéines du transporteur. Le signal de sécrétion C-terminal reste exposé sur la protéine grâce à des chaperons cytoplasmiques nécessaires à la sécrétion. Nous avons montré dans le cas de la sécrétion de l'hémophore que c'est le chaperon SecB qui est requis. En l'absence de SecB ou bien du transporteur, la protéine HasA s'accumule sous une forme active qui n'est plus compétente pour une sécrétion ultérieure. Cette forme repliée n'en est pas moins capable d'interagir avec le transporteur et d'inhiber la sécrétion de molécules nouvellement synthétisées. Ainsi, nous arrivons à un modèle paradoxal ou une protéine possédant un signal C-terminal est sécrétée de façon cotraductionnelle. Aujourd'hui, nous tentons de caractériser les différents sites d'interaction entre la protéine ABC et le substrat. L'identification de ces sites pourrait initier une recherche de drogues inactivant des protéines ABC impliquées dans la résistance à de nombreux agents thérapeutiques.

Nos futures recherches s'orientent d'une part vers le rôle des chaperons et l'état conformationnel des exoprotéines compatible avec la sécrétion, d'autre part vers la structure et la dynamique d'association du transporteur en un complexe multiprotéique. Nous nous tournons vers des approches biophysiques pour visualiser ces complexes purifiés: cryomicroscopie et cristallisation. Pour cela nous avons entrepris des collaborations avec le laboratoire de Microscopie Electronique de l'Institut Pasteur ainsi qu'avec le groupe de R.M. Glaeser au Lawrence Berkeley National Laboratory, Université de Californie, Berkeley USA.


Notre modèle de travail: l'appareil de sécrétion de l'hémophore


Le système de sécrétion ABC


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