MINISTERE DE LA JEUNESSE DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA REHERCHE
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Niveau: Supérieur
MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA REHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE Présenté par pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes Soutenu le 17 décembre 2004 devant le jury suivant : Monsieur Thierry Dupressoir Président. Madame Thi My Anh Neildez Rapporteur. Madame Isabelle Martin-Verstraete Examinatrice. Madame Sandrine Ollagnier de Choudens Examinatrice. Monsieur Frédéric Barras Examinateur. Laboratoire EPHE : Directeur : Dr. Andràs PALDI GENETHON 1 bis rue de l'Internationale BP 60 91002 Evry cedex Laboratoire d'accueil : Directeur : Pr. Frédéric BARRAS Laboratoire de Chimie Bactérienne CNRS UPR 9043 31 Chemin Joseph Aiguier 13402 Marseille Cedex 20 ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre EPHE Banque de Monographies SVT 1
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MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA REHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE Présenté par pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes Soutenu le 17 décembre 2004 devant le jury suivant : Monsieur Thierry Dupressoir Président. Madame Thi My Anh Neildez Rapporteur. Madame Isabelle Martin-Verstraete Examinatrice. Madame Sandrine Ollagnier de Choudens Examinatrice. Monsieur Frédéric Barras Examinateur. Laboratoire EPHE : Directeur : Dr. Andràs PALDI GENETHON 1 bis rue de l'Internationale BP 60 91002 Evry cedex Laboratoire d'accueil : Directeur : Pr. Frédéric BARRAS Laboratoire de Chimie Bactérienne CNRS UPR 9043 31 Chemin Joseph Aiguier 13402 Marseille Cedex 20 ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre EPHE Banque de Monographies SVT 1
- vinelandii
- conservation génique des gènes iscsua des eubactéries aux organismes eucaryotes
- coli
- vinelandii azotobacter vinelandii
- coli - escherichia coli
- protéine
- acide deshydratase
- centre fer-soufre
MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L’EDUCATION NATIONALE ET DE LA REHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE Présenté par
pour l’obtention du diplôme de l’EcolePratique desHautesEtudes Soutenu le 17 décembre 2004 devant le jury suivant : Monsieur Thierry Dupressoir Président. Madame Thi My Anh Neildez Rapporteur. Madame Isabelle Martin-Verstraete Examinatrice. Madame Sandrine Ollagnier de Choudens Examinatrice. Monsieur Frédéric Barras Examinateur. Laboratoire EPHE: Directeur : Dr. Andràs PALDI GENETHON paldi@genethon.fr 1 bis rue de l’Internationale BP 60 91002 Evry cedex Laboratoire d’accueil: Directeur : Pr. Frédéric BARRAS Laboratoire de Chimie Bactérienne barras@ibsm.cnrs-mrs.fr CNRS UPR 9043 31 Chemin Joseph Aiguier 13402 Marseille Cedex 20
ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre
Maturation des protéines à centre fer-soufre : Identification et étude moléculaire du système Suf LOISEAU Laurent Soutenu le 17 décembre 2004 Les centres fer-soufre [Fe-S] résultent de l’assemblage entre des ions sulfure (soufre inorganique) et des de fer dans différents états d’oxydation. Les protéines contenant ces centres métalliques sont retrouvées tous les organismes vivants. Les protéines [Fe-S] interviennent dans des processus aussi divers que le d’électrons, dans les chaînes respiratoires ou photosynthétiques, la régulation génique,etc
In vitro il est ible, en condition réductrice, d’assembler spontanément des centres [Fe-S] dans une protéine grâce à un de fer et de soufre, alors qu’in vivocette réaction nécessite de nombreuses protéines spécifiques., Des travaux réalisés chez la bactérieAzotobacter vinelandii impliqués, ont permis d’identifier deux loci ce mécanisme. Le premier appelénif pour des protéines permettant la mise en place de centres [Fe-S] code ifiquement sur la nitrogénase. Le second baptiséisc(iron sulfur cluster) comprend huit gènes (iscRSUA--fdx-ORF3)codant pour des protéines impliquées dans la mise en place de centres [Fe-S] sur les autre que la nitrogénase. La conservation génique des gènesiscSUAdes eubactéries aux organismes eucaryotes semble suggérer que ISC constitue la voie générale d’assemblage des centres [Fe-S]. Nous avons identifié, chez la Erwinia chrysanthemil’assemblage des centres [Fe-S] et important, un troisième système impliqué dans la pathogénicité de cette bactérie : les gènesusAfCBSDE en opéron constituent ce système appelé organisés pour sulfur mobilization. La protéine SufA présente plus de 40% d’identité de séquence avec IscA.In vitro, chacune est capable transitoirement un centre [2Fe-2S] ou [4Fe-4S] et de le transférer à des apo-protéines modèles, et biotine synthase, respectivement. Les protéines SufB et SufD sont des paralogues présentant 44% de similarité. Chez de nombreux les gènessufB et/ousufD avec constituentsufC le locus le plus minimaliste. D’après nos travaux, des protéines Suf est localisé dans le cytoplasme de la bactérieE. coli. La protéine SufC est similaire domaines de liaison à l’ATP des systèmes ABC transporteurs. Bien que nous ayons montré que SufC l’ATP et qu’elle soit capable d’interagir avec les protéines SufB et SufD, la localisation de ces dans le cytoplasme donne au complexe SufBCD un caractère de système ABC transporteur très dont la fonction reste à préciser. Une possibilité pourrait être de fournir l’énergie nécessaire pour emblage des centres [Fe-S]. La protéine SufS est homologue aux protéines NifS et IscS. Le rôle de ces trois cystéine désulfurases est de à partir de la L-cystéine du soufre, pour la mise en place des centres [Fe-S]. Nous avons montré que, (i) interagit avec SufE, (ii) cette interaction conduit à augmenter d’un facteur 50 l’activité cystéine désulfurase ufS, (iii) que la substitution de la cystéine 51 de SufE en sérine abolit totalement cette activation. L’opéronsuf est d’une régulé positivement en condition de stress oxydant par la protéine OxyR. Lors en fer, la répression opérée sur l’opéronsuf montré que avons la protéine Fur est levée. Nous par du gènesufC uneconduit à une augmentation de la concentration intracellulaire en fer libre et à de la sensibilité au stress oxydant, mais elle est également responsable de la diminution de l’activité possédant des centres [Fe-S] sensibles à l’oxygènes lors d’un stress oxydant. A la vue de ces résultats, nous proposons une implication du locussuf la mise endans la réparation et/ou des centres [Fe-S], lors d’un stress oxydant et/ou d’une modification de l’homéostasie en fer, alors que le iscfonctionnerait en condition de croissance normale. Mots-clés:Erwinia htnaimecsyrh, centre [Fe-S], stress oxydant, homéostasie du fer, protéines Suf et Isc. LCB-CNRS, UPR 9043, 31 Chemin Joseph Aiguier, 13402 Marseille cedex20 Chapitre I - Le stress oxydant 8 1 Chimie des es de l’ox8
a) 8Les radicaux libres b) La réactivité des radicaux libres9 2 Mécanisme de défense10 2 1 Régulation des systèmes de défense(revue de Pomposiello et Demple, 2001)10 A- Le régulon OxyR 10 B- Le régulon SoxR/S 12 C- Le régulon Fur 14 2 2 Les systèmes de défense 14 - Les superoxyde dismutases (SOD)15 - Le système glutathion / glutathion réductase15 - Les catalases15 - Les peroxydases à thiol ou peroxyrédoxines15 Chapitre II - Les centres Fer-Soufre [Fe-S] 16 Qu’est-ce qu’un centre fer-soufre ? 16 Quels types de centres fer-soufre ? 16 Quels rôles pour les centres fer-soufre ?17 I Biogenèse des centres [Fe-S] 18 A- La Nitrogénase d’Azotobacter vinelandii18 1 L’opéronnif18 1 1Les protéines Nif19 a- La protéine NifS 19 b- La protéine NifU 19 c- Les protéines CysE1 et IscANif20 d- Evidence pour l’existence d’un système ISC 20 2 Les cystéine flussarusedéd’E. coli 21 3 Le locus ISCd’E. coli23 3 1Les protéines Isc24 a- La protéine IscU 24 b- La protéine IscA 25 c- Les protéines Hsc66/Hsc20 25 d- La ferrédoxine 26 e- L’ORF3 26 f- La protéine IscR 26 3 2Régulation de l’opéron ISC27 3 3Modèle générale de fonctionnement de l’opéron ISC27 3 4Rôle physiologique et métabolique de l’opéron ISC28 a- Rôle de l’opéron ISC dans la synthèse des centres [Fe-S] 28 -synthèse de valine et d’isoleucine28 -synthèse d’acide nicotinique29 b- Rôle de l’opéron ISC dans le transfert de soufre 29 -modification des tRNA29 c- Rôle de l’opéron ISC dans la synthèse des centres [Fe-S] et dans le transfert de soufre 29 -synthèse de thiamine30 synthèse de molybdoptérine30 -d- L’opéron ISC et la pathogénicité 30 e- L’opéron ISC et la réparation des centres [Fe-S] 31 4 Le locussufd’E. coli etd’E. chrysanthemi31 4 1Les protéines Suf32 a- La protéine SufA 32 b Les protéines SufB et SufD 32 -c- La protéine SufC 32 d- La protéine SufE 33 4 2Régulation de l’opéron suf33 4 3Cas particulier de la régulation de l’opéron suf chez certaines Cyanobactéries34 4 4Rôle de l’opéron suf 35
