Abstracts Biological Sciences

Biochemical and structural study of the functional specificities of a new family of bacterial nucleotidyl cyclase toxins, called ExoY-like toxins, activated by actin in host cells : Étude Biochimique et Structurale des spécificités fonctionnelles d'une nouvelle famille de toxines bactériennes à activité nucléotidyl cyclase, appelées toxines de type ExoY, activées par l'actine

by Magda Teixeira Nunes

Résumé :Les toxines nucléotidyl cyclases (NC) bactériennes de type ExoY appartiennent à une sous-famille de NC bactériennes qui sont activées dans les cellules eucaryotes infectées en interagissant avec des cofacteurs eucaryotes spécifiques. Une fois activées, elles convertissent des nucléosides-5' triphosphate en nucléosides 3',5'-monophosphate cycliques (cNMP) et en pyrophosphate. La production de niveaux supraphysiologiques de cNMP perturbe diverses voies de signalisation intracellulaires dépendantes des cNMP. Alors que les membres les plus étudiés de la famille, le facteur d'œdème (EF) de Bacillus anthracis et la toxine CyaA de Bordetella pertussis, sont activés par calmoduline, les toxines ExoY utilisent un cofacteur atypique qui est l'actine. Les spécificités fonctionnelles et de virulence des toxines ExoY restent largement inconnues.L'Exoenzyme Y (Pa-ExoY) a d'abord été identifiée comme une exotoxine sécrétée par le système de sécrétion de type III (T3SS) de Pseudomonas aeruginosa (P. a., Pa), un agent pathogène humain majeur. Divers modules enzymatiques ou protéines effectrices de type ExoY ont été depuis identifiés dans des protéobactéries Gram négatives qui représentent des agents pathogènes humains ou animaux émergents.J'ai caractérisé en particulier le module ExoY (Vn-ExoY) de la toxine MARTX (Multifunctional-Autoprocessing Repeats-in-ToXin) de Vibrio nigripulchritudo, un pathogène marin émergent. Vn-ExoY montre une préférence pour l'ATP comme substrat mais peut également utiliser le CTP. En revanche, Pa-ExoY présente une activité NC différente avec la préférence de substrat suivante in vitro : GTP>ATP≥UTP>CTP. En outre, alors que Pa-ExoY se lient aux filaments d'actine (actine-F) pour une activation maximale, Vn-ExoY est sélectivement activée par l'actine monomérique (actine-G).Les bases structurales de ces spécificités fonctionnelles sont inconnues et ont été étudiées au cours de ma thèse.Au niveau structural les toxines NC bactériennes appartiennent à la classe II des adénylyl cyclases (AC) et ne présentent aucune homologie avec les AC de classe III des mammifères et peuvent donc représenter des cibles thérapeutiques potentielles.Mes travaux visent à comprendre les spécificités fonctionnelles, la relation structure-fonction des toxines ExoY et leurs cytotoxicités dans les cellules hôtes. J'ai caractérisé certaines spécificités fonctionnelles liées à l'utilisation de l'actine-G comme cofacteur en utilisant Vn-ExoY comme modèle.L'étude biochimique de la dynamique de l'auto-assemblage de l'actine montre que Vn-ExoY peut se fixer et être activée par le complexe profiline:actine-G, qui est abondant et essentiel pour la dynamique des extrémités barbées (ou +) des filaments dans les cellules eucaryotes. Ce complexe pourrait donc représenter le cofacteur physiologique des toxines ExoY activées par l'actine-G. Vn-ExoY inhibe in vitro l'association spontanée, ou médiée par des facteurs d'élongation, des complexes profiline:actine avec les extrémités (+) de l'actine-F, ce qui peut contribuer à la cytotoxicité de…