UMR8261 Expression Génétique Microbienne

CNRS / Université Paris Diderot Paris 7

Directeur : Harald Putzer, Directeur-adjoint : Ciarán Condon

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PHYSIOLOGIE ET REGULATION DE LA SYNTHESE PROTEIQUE

Resp : Grégory Boël

 

UMR8261 / CNRS Univ. Paris Diderot Paris 7
Institut de Biologie Physico-Chimique
13, rue P. et M. Curie, 75005 Paris, France
Tel: 01 58 41 51 21

    L’étude du ribosome et de la traduction des protéines a débuté dans les années 60. Les facteurs essentiels permettant de reproduire, in vitro, la traduction, ont été identifiés au début des années 1970. Depuis, les révolutions techniques de la biologie structurale (cristallographie à rayon X et cryo-électromicroscopie) nous permettent d’avoir une vision précise des mécanismes moléculaires de la synthèse des protéines par le ribosome. Néanmoins, même si nous pouvons reproduire la traduction des ARNm in vitro dans des conditions différentes des conditions cellulaires ces essais de traduction in vitro sont bien moins efficaces que la traduction in vivo. Cette observation suggère que certains des mécanismes et/ou des facteurs qui contrôlent le processus de traduction restent inconnus. C’est par exemple, le cas de la famille des protéines ABC-F qui ont été identifiées comme facteur de traduction que récemment

   Nos objectifs sont les suivants :
1/ Comprendre au niveau moléculaire et physiologique les mécanismes d'action des facteurs de traduction, nouvellement identifiés, appartenant à la famille des protéines ABC-F.

2/ Identifier et caractériser des facteurs de traduction ou des facteurs qui couplent la traduction à d’autres mécanismes (transcription ou dégradation de l'ARNm), qui n’ont pas encore été identifiés ou caractérisés.

   Notre principal intérêt est l'aspect fondamental des mécanismes et régulations de la synthèse des protéines, mais nous utilisons également nos observations afin d'améliorer les méthodes de synthèse des protéines in vivo et in vitro.

   Nous travaillons avec deux organismes modèles:

: Escherichia coli

: Synechocystis

 

 

 

 

 

1) Les facteurs de traduction de la famille ABC-F.

   La famille ABC-F est une famille de protéines solubles, qui appartient à la superfamille des protéines ABC (ATP Binding Cassette). Les protéines qui composent cette superfamille sont des ATPase formées de domaines ABC homologues. La plupart des protéines ABC sont des transporteurs membranaires, mais la famille ABC-F est caractérisée par des protéines solubles. Cette famille est la plus commune des protéines solubles au sein de la superfamille des protéines ABC est conservée des bactéries à l’homme. Quatre représentants de cette famille sont présents chez Escherichia coli, deux chez la cyanobactérie Synechocystis, six chez Chlamydomonas reinhardtii (dont un chloroplastique), cinq chez les plantes, et trois chez l’homme. Avec nos collaborateurs, nous avons démontré que le représentant prédominant de la famille ABC-F présent chez les eubactéries, la protéine EttA (energy-sensing translational throttle A) est un facteur de traduction qui régule l'entrée du ribosome dans le cycle d'élongation en fonction du ratio ADP/ATP.

   En présence d'ADP, EttA inhibe la formation de la première liaison peptidique et bloque ainsi l'entrée du complexe de démarrage dans le cycle d’élongation de la traduction. La conformation d'EttA liée à l'ATP stabilise le complexe d’initiation dans une conformation favorable à la formation de la première liaison peptidique. Cette interaction stimule l'hydrolyse de l'ATP par EttA, ce qui conduit à sa dissociation du ribosome et permet au facteur EF-G de catalyser le premier évènement de translocation et ainsi l'entrée dans le cycle d'élongation. In vivo, les cellules pour lesquelles le gène ettA est inactivé, ont un défaut d’aptitude à survivre une longue phase stationnaire lorsqu’elles sont en co-culture avec les cellules sauvages. Il est connu que durant la phase stationnaire, le niveau d’ATP intracellulaire est faible.

   Comme la traduction de l’ARNm en protéine consomme plus de la moitié de l'énergie cellulaire, il n’est donc pas surprenant de trouver un facteur de traduction qui régule ce processus. Maintenant, nous étendons notre étude aux 3 autres paralogues d’EttA présents chez E. coli et à des orthologues d’EttA responsables de la résistance aux antibiotiques chez plusieurs bactéries pathogènes. Nous étudions aussi la fonction des deux protéines ABC-F présentes chez la cyanobactérie Synechocystis. Notre objectif est de cartographier les différentes actions des protéines ABC-F sur l'appareil de traduction.

 

 

2) Identification et caractérisation fonctionnelle de nouveaux facteurs de traduction putatifs

   Pour ce deuxième projet, nous allons développer une méthodologie de criblage pour identifier le phénotype lié à des défauts de traduction dans une collection de mutant. Cette collection sera composée de mutants de délétion de protéine connue pour interagir avec le ribosome et dont la fonction reste non définie. En parallèle, nous allons tenter une approche par « pull-down » pour identifier de nouveaux facteurs qui interagissent avec les ribosomes bloqués durant la traduction de l’ARNm

 

 

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L'Equipe

 

Gregory Boël CR1 CNRS
Fares Ousalem Etudiant en thèse
LABEX Dynamo
Thomas Oïffer

Assistant-Ingénieur, ANR EZOtrad

Anna Liponska Post-Doc, ANR EZOtrad

Alumnus

Amin Omairi-Nasser, Post-doctorant, Labex DYNAMO (01.01.2016 -> 18.04.2017)

 

 

Publications

  1. Aalberts DP, Boël G, Hunt JF.Codon Clarity or Conundrum? Cell Syst. Jan 4(1):16-19. (2017) doi: 10.1016/j.cels.2017.01.004.

  2. Boël G., Letso R. Neely H., Price W.N., Wong K-H., Su M., Luff J., Valecha M., Everett J., Acton T, Xiao R., Montelione G.T., Aalberts D.P., and Hunt J.F. Codon influence on protein expression in E. coli correlates with mRNA level. Nature 529:358-363 (2016)

  3. Boël G., Smith P.C., Ning W., Englander M.T., Chen B., Hashem Y., Testa A.J., Fischer J.J., Wieden H-J., Frank J., Gonzalez Jr. R.L., Hunt J.F. The ABC-F protein EttA gates ribosome entry into the translation elongation cycle. Nat. Struct. Mol. Bio. 21:143-151 (2014) . News & Views in Nat. Struct. Mol. Bio., 21:15–16

  4. Chen B., Boël G*., Hashem Y*., Ning W., Fei J., Wang W., Gonzalez Jr. R.L., Hunt J.F., Frank J. EttA binds to the ribosomal tRNA exit (E) site and regulates translation by restricting ribosome dynamics. (* Contributed equally) Nat. Struct. Mol. Bio., 21:152-159 (2014)

  5. Pancholi V, Boël G, Jin H. Streptococcus pyogenes Ser/Thr kinase-regulated cell wall hydrolase is a cell division plane-recognizing and chain-forming virulence factor. J Biol Chem., 285(40):30861-30874. (2010)

  6. Mazé A*, Boël G*, Zúñiga M, Bourand A, Loux V, Yebra MJ, Monedero V, Correia K, Jacques N, Beaufils S, Poncet S, Joyet P, Milohanic E, Casarégola S, Auffray Y, Pérez-Martínez G, Gibrat JF, Zagorec M, Francke C, Hartke A, Deutscher J. Complete genome sequence of the probiotic Lactobacillus casei strain BL23. (* Contributed equally) J Bacteriol., 192:2647-2648. (2010)

  7. Boël G., Jin H., and Pancholi V. Inhibition of cell surface export of group A streptococcal anchorless surface dehydrogenase affects bacterial adherence and antiphagocytic properties. Infect. Immun., 73(10):6237-6248 (2005)

  8. Maze A., Boël G., Poncet S., Mijakovic I., Le Breton Y., Benachour A., Monedero V., Deutscher J., Hartke A. The Lactobacillus casei ptsHI47T mutation causes overexpression of a LevR-regulated but RpoN-independent operon encoding a mannose class phosphotransferase system. J Bacteriol., 186:4543-4555. (2004)

  9. Boël G., Pichereau V., Mijakovic I., Mazé A., Poncet S., Gillet S., Giard J.C., Hartke A., Auffray A. and Deutscher J. Is 2-phosphoglycerate-dependent automodification of bacterial enolases implicated in their export? J. Mol. Biol., 337:485-496. (2004)

  10. Mijakovic I., Sandrine P., Boël G., Mazé A., Gillet S., Jamet E., Decottignies P., Grangeasse C., Doublet P., Le Maréchal P. and Deutscher J. Transmembrane modulator-dependent bacterial tyrosine kinase activates UDP-glucose dehydrogenases., EMBO J. 22:4709-4718. (2003)

  11. Boël G., Mijakovic I., Mazé A., Poncet S., Taha M.K., Larribe M., Galinier A. and Deutscher J. Transcription regulators potentially controlled by HPr kinase/phosphorylase in Gram-negative bacteria. J. Mol. Microbiol. Biotechnol., 5:206-215. (2003)

 

Collaborations

Harald Putzer, IBPC
John F. Hunt, Columbia University, New York
Daniel P. Aalbert, Williams college, Williamstown, MA

 

Financements

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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