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Institut de Biologie StructuraleGrenoble / France

Contacts relatifs à cet article / CONTRERAS-MARTEL Carlos

Biosynthèse de la paroi bactérienne

La paroi bactérienne est composée principalement de peptidoglycane, un maillage tridimensionnel composé de sous-unités di-saccharidiques reliées par des tiges pentapeptidiques, le tout formant un polymère. Le PG est impliqué dans le maintient de la forme des bactéries, leur permet de résister à la pression osmotique et est impliqué dans la division cellulaire. C’est également une cible préférentielle pour le développement de nouveaux antibiotiques depuis des décennies.


Les briques de fabrication du peptidoglycane sont synthétisées dans 3 compartiments cellulaires différents : le cytoplasme, la membrane et le périplasme(Laddomada et al., 2019).

Les protéines qui sont impliquées dans la biosynthèse du PG s’associent au sein de complexes multi-protéiques qui régulent la division cellulaire et l’élongation. L’inhibition ou la dérégulation de ces protéines peut entrainer des défauts dans la forme de la cellule et souvent la lyse et la mort cellulaire.

Les penicillin-binding protein (PBP) catalysent les deux dernières réactions de la biosynthèse du PG et interagissent avec plusieurs membres des complexes de division et de l’élongation au cours du cycle cellulaire bactérien. Un de ces partenaires, MreC, est une protéine associée à la membrane, capable de former des fibres ou des patches chez certaines bactéries et qui pourrait être impliqué dans la formation d’un échafaudage pour des macromolécules impliquées dans l’élongation du PG. Nous avons réalisé des études structurales et fonctionnelles sur le complexe PBP2 :MreC, la protéine PBP2 seule du pathogène humain Helicobacter pylori (Contreras-Martel et al., 2017) ainsi que sur une forme oligomérique de MreC de Pseudomonas aeruginosa capable de former des fibres (Martins et al., 2021).


La structure de PBP2 sous forme apo (gauche) et en complexe avec MreC (milieu). La région N-terminale de PBP2 comprenant les régions tête et ancrage, doit subir un changement conformationnel afin de se lier à son partenaire MreC. MreC seule peut s’auto-associer en fibres allongées formant des tubes.


Les sous-unités de MreC s’associent têtes bêches pour former des fibres en forme de tubes. Nous avons montré que 3 résidus clefs sont essentiels pour l’oligomérisation in vitro de MreC ainsi que pour sa stabilité in vivo. (En dessous) : Afin de tracer la carte de densité électronique, nous avons cristallisé la partie centrale de MreC dont la structure à haute résolution a été utilisée comme modèle (Martins et al., 2021).


La similarité des séquences de MreC chez différentes protéobactéries suggère que MreC pourrait se comporter de façon similaire chez P. aeruginosa et chez d’autres espèces pathogènes.

Publications marquantes

Martins A, Contreras-Martel C, Janet-Maitre M, Miyachiro MM, Estrozi LF, Trindade DM, Malospirito CC, Rodrigues-Costa F, Imbert L, Job V, Schoehn G, Attrée I, Dessen A (2021). Nature Commun. 12, 2987.

Rodrigues-Costa F, Slivinski J, Ioca L, Bertonha A, de Felicio R, Cunha M, Madeira P, Cauz AC, Trindade DM, Freire V, Ropke C, Gales AC, Brocchi M, Ferreira AG, Gueiros-Filho F, Trivella D, Berlinck R, Dessen A (2020) Merulinic acid C overcomes gentamicin resistance in Enterococcus faecium. Bioorg. Chem. 100, 103921.

Contreras-Martel C, Martins A, Ecobichon C, Maragno Trindade D, Mattei PJ, Hicham S, Hardouin P, El Ghachi M, Boneca IG, Dessen A (2017) Molecular architecture of the PBP2:MreC core bacterial cell wall synthesis complex. Nature Commun. 8, 776.

Laddomada F, Miyachiro MM, Dessen A (2016) Structural insights into protein-protein interactions involved in bacterial cell wall biogenesis. Antibiotics 5, E14.

Bisson-Filho AW, Discola KF, Castellen P, Blasios V, Martins A, Sforça M, Garcia W, Zeri AC, Erickson HP, Dessen A, and Gueiros-Filho FJ (2015) FtsZ filament capping by MciZ, a developmental regulator of bacterial division. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 112, e2130-e2138.

Contreras-Martel C, Amoroso A, Woon E, Zervosen A, Inglis S, Martins A, Verlaine O, Rydzik A, Job V, Luxen A, Joris B, Schofield CJ, and Dessen A (2011) Structure-guided design of cell wall biosynthesis inhibitors that overcome beta-lactam resistance in Staphylococcus aureus (MRSA). ACS Chem. Biol. 6, 943-951.