Interactions moléculaires avec la paroi cellulaire bactérienne

Recherche par RMN à l’état solide des lipoPolySaccharides

Les lipopolysaccharides (LPS) sont des glycolipides complexes formant la couche externe des bactéries gram-négatives. Leur nature hydrophobe et hétérogène entrave grandement leur étude structurale dans un environnement similaire à la surface bactérienne. Nous avons étudié les LPS purifiés d’E. coli et de P. aeruginosa pathogènes assemblés en solution sous forme de vésicules ou de micelles allongées. La RMN à l’état solide avec rotation à angle magique a permis d’identifier les signaux RMN provenant de régions présentant différentes flexibilités dans le LPS, des composants lipidiques aux polysaccharides O-antigènes. Les données à l’échelle atomique sur le LPS ont permis d’étudier l’interaction de l’antibiotique gentamicine lié au LPS de P. aeruginosa pour lequel nous avons pu confirmer qu’un oligosaccharide spécifique est impliqué dans la liaison de l’antibiotique. La possibilité d’étudier le LPS seul et lié à un ligand lorsqu’il est assemblé dans des structures de type membranaire ouvre de grandes perspectives pour l’étude des protéines et des antibiotiques qui ciblent spécifiquement une molécule aussi importante à la surface des bactéries gram-négatives. link

LipoPolySaccharides Système de transport dans le périplasme d’E. coli

Le transport des lipopolysaccharides (LPS) vers la surface de la membrane externe est essentiel à la viabilité des bactéries Gram-négatives. Les protéines périplasmiques LptC et LptA du système de transport du LPS (Lpt) sont responsables du transfert du LPS entre les complexes de la membrane interne et externe du Lpt. Ici, en utilisant un mutant monomérique LptA de E. coli, nous montrons pour la première fois in vivo qu’une forme oligomérique stable de LptA n’est pas strictement essentielle pour les bactéries. Le complexe LptC-LptA a été caractérisé par une combinaison de méthodes SAXS et RMN et un modèle basse résolution du complexe a été déterminé. Nous avons ensuite pu observer l’interaction du LPS avec le LptC, le mutant monomère LptA ainsi qu’avec le complexe LptC-LptA. Un complexe LptC-LPS a été construit sur la base des données RMN dans lequel la partie lipidique du LPS est enterrée à l’interface des deux β-jellyrolls du dimère LptC. La sélectivité du LPS pour cette surface intermoléculaire et l’observation de telles cavités aux interfaces homo- ou hétéromoléculaires dans LptC et LptA suggèrent que les sites intermoléculaires sont essentiels pour la liaison du LPS pendant son transport. lien

Décryptage d’un système de guidage cellulaire pour lutter contre les infections à pneumocoques.

Le placement précis du site de division bactérienne est une condition préalable à la génération de deux cellules filles viables et identiques. Chez Streptococcus pneumoniae (pneumocoque), le mécanisme de régulation positive impliquant la protéine membranaire MapZ positionne précisément la protéine de division cellulaire conservée FtsZ au centre de la cellule. Des chercheurs de l’Institut de Biologie et de Chimie des Protéines de Lyon et du groupe RMN de l’IBS ont caractérisé la structure du domaine extracellulaire de MapZ. Cette analyse structure-fonction de MapZ, publiée dans Nature Communications, fournit la première caractérisation moléculaire d’un processus de régulation positive de la division cellulaire bactérienne qui pourrait être utile pour développer de nouveaux antibiotiques.

Analyse structure-fonction du domaine extracellulaire de la protéine MapZ de positionnement du site de division cellulaire du pneumocoque. link

Interactions moléculaires avec la paroi cellulaire bactérienne par RMN à l’état liquide, standard et DNP à l’état solide

La paroi cellulaire bactérienne est essentielle à la survie des bactéries. Elle donne à la cellule bactérienne sa forme et la protège contre la pression osmotique, tout en permettant la croissance et la division cellulaire. Elle est constituée de peptidoglycane (PG), un biopolymère formant une structure en forme de sac de plusieurs gigadalton, et en plus, chez les bactéries Gram-positives, de polymères anioniques liés de manière covalente appelés acides teichoïques de paroi (AT). On pense que les AT jouent un rôle important dans le trafic ionique, l’adhésion des cellules hôtes, l’inflammation et l’activation immunitaire.
inhibition des enzymes du peptidoglycane par les antibiotiques.

La machinerie impliquée dans la synthèse de cette enveloppe est cruciale et constitue l’une des principales cibles des antibiotiques. Différentes protéines comme la transpeptidase, l’activateur de transpeptidase ou l’hydrolase sont recrutées pour maintenir la morphogenèse du peptidoglycane au cours du cycle cellulaire bactérien. En se basant sur quelques exemples impliqués dans la machinerie de synthèse du peptidoglycane, nous démontrerons qu’une combinaison de RMN à l’état liquide et solide peut être un outil puissant pour cribler les protéines interagissant avec la paroi cellulaire in vitro et sur la cellule.
En particulier, la structure des L,D-transpeptidases qui entraînent la résistance aux b-lactamines chez M. tuberculosis, a été étudiée en présence de la paroi cellulaire bactérienne et en présence d’un antibiotique. L’étude RMN révèle de nouvelles perspectives sur le mécanisme d’inhibition. link

RMN sur cellule par RMN à l’état solide