L'Agence nationale de la recherche Des projets pour la science

Translate this page in english

Biochimie, Biophysique, Biologie moléculaire et structurale (CE11) 2016
Projet DIVinHD

Imagerie super-résolue de la division bactérienne

Les maladies infectieuses restent la cause prédominante de décès dans le monde. Dans ce contexte, il est paradoxal que notre connaissance de la division procaryote, qui est une source riche de cibles antibactériennes, soit moins avancée que celle de la division eucaryote.
Afin de préserver leur intégrité et leur forme au cours de la division cellulaire, les bactéries coordonnent les processus de constriction membranaire, d’expansion et de remodelage de la paroi au sein d’une machinerie protéique appelée le divisome. L’identité de la plupart des composants du divisome est connue, plusieurs interactions ont été décrites, des tests d’activité enzymatique et des structures cristallographiques sont disponibles, mais nous ne comprenons toujours pas comment ces protéines s’assemblent en un complexe macromoléculaire fonctionnel dans la cellule, ni comment l’assemblage et l’activité de ce complexe sont régulés dans le temps et dans l’espace. L’élucidation de ces mécanismes est toutefois essentielle à la compréhension du mode d’action des antibiotiques présents, à l’identification de nouvelles cibles antibactériennes et molécules inhibitrices.

L’étude de l’assemblage et de la régulation de complexes protéiques in vivo par microscopie de fluorescence est restée longtemps limitée par la diffraction de la lumière (~250 nm), qui approxime le quart du diamètre d’une cellule bactérienne (~1 µm). Au cours des dernières années, l’émergence de la microscopie super-résolue a fourni des méthodes très puissantes pour imager les structures protéiques in vivo. Le consortium DIVinHD (DIVision in High Definition) a contribué à cette importante rupture technologique en développant l’usage du 3D-SIM (Structured Illumination Microscopy, résolution d’environ 110 nm) et du PALM (PhotoActivated Localization Microscopy, résolution d’environ 20 nm) chez le pathogène humain Streptococcus pneumoniae. Ces études ont généré des données fondamentales sur i) la structure physiologique formée par la protéine du cytosquelette FtsZ, une structure annulaire (l’anneau Z) qui échafaude l’assemblage du divisome et ii) le positionnement de l’anneau Z au site de division. Le projet DIVinHD exploitera cette avancée récente pour comprendre comment le divisome s’assemble sur l’anneau Z et déterminer le rôle de la Ser/Thr kinase StkP dans cet assemblage, StkP jouant un rôle majeur dans la régulation de la division du pneumocoque. Notre consortium répondra à ces questions à travers une approche pluridisciplinaire combinant génétique, biochimie, biophysique, imagerie super-résolue et biologie structurale.

Dans des souches de S. pneumoniae de type sauvage, déficientes pour la division ou pour la fonction de phosphorylation de StkP, nous déterminerons in vivo la nano-structure PALM de FtsZ, StkP, des synthétases de la paroi PBP2x et PBP2b, ainsi que de EzrA, DivIVA et GpsB, trois protéines qui connectent l’anneau Z aux PBPs. Les PBPs étant présentes à un faible nombre de copies dans la cellule, des stratégies alternatives en dSTORM (direct STochastic Optical Reconstruction Microscopy) et 3D-SIM sont proposées pour parer à d’éventuels problèmes de détection des PBPs en PALM. La dynamique de toutes ces protéines sera étudiée au cours du cycle cellulaire par FRAP (Fluorescence Recovery After Photobleaching), pulse-chase après photoconversion, et sptPALM (single-particle tracking PALM). Les interactions entre FtsZ, EzrA, DivIVA et GpsB seront étudiées in vitro par biophysique et microscopie électronique. Nous résoudrons enfin la structure cristallographique du complexe FtsZ-EzrA, composé de deux protéines essentielles, et nous déterminerons si cette interaction est nécessaire à la survie du pneumocoque. Dans son ensemble, notre travail fournira des informations fondamentales sur les mécanismes de la division bactérienne, aidant sur le long terme au développement de nouvelles stratégies antibactériennes, en particulier par l’inhibition d’interactions protéine-protéine essentielles.

Partenaires

IBS Institut de Biologie Structurale

MMSB - CNRS Molecular Microbiology and Structural Biochemistry

Aide de l'ANR 353 714 euros
Début et durée du projet scientifique octobre 2016 - 48 mois

 

Programme ANR : Biochimie, Biophysique, Biologie moléculaire et structurale (CE11) 2016

Référence projet : ANR-16-CE11-0016

Coordinateur du projet :
Madame Cecile Morlot (Institut de Biologie Structurale)

 

Revenir à la page précédente

 

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.