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Posté par Adrien le Lundi 19/02/2018 à 00:00
Premier aperçu structural du système de sécrétion bactérien de type IX
Le système de sécrétion bactérien de type IX (T9SS) a été principement étudié chez Flavobacterium johnsoniae et Porphyromonas gingivalis. Chez P. gingivalis, un pathogène humain, le T9SS sert à secréter des protéases qui participent à la parodontite (La parodontite consiste en une inflammation du parodonte, c'est-à-dire des tissus de soutien de l'organe dentaire : la gencive, le cément, le ligament alvéolo-dentaire et l'os alvéolaire.). Il a été montré précédemment qu'un groupe de 4 gènes essentiels nommés porK-N (P. gingivalis) ou gldK-N (F. johnsoniae) exprime le coeur membranaire du T9SS. La protéine (Une protéine est une macromolécule biologique composée par une ou plusieurs chaîne(s) d'acides aminés liés entre eux par des liaisons peptidiques. En général, on parle de...) PorM (ou GldM), qui est ancrée dans la membrane interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une...), joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les mâchoires. On appelle aussi joue le muscle qui sert principalement à...) un rôle central dans ce complexe en interagissant avec le complexe de membrane externe PorK/PorN. Des chercheurs du laboratoire Architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) et Fonction des Macromolécules Biologiques, ont résolu les structures atomiques des domaines périplasmiques de PorM et de GldM et proposent un premier modèle de fonctionnement pour les systèmes de sécrétion de type IX. Cette étude a été publiée le 30 janvier 2018 dans la revue Nature Communications.


Figure: Les domaines périplasmiques de GldM (à gauche) et de PorM (à droite) possèdent une forme allongée d'une longueur totale d'environ 18 nm qui est compatible avec la distance entre les membranes interne et externe chez les bactéries didermes. Les 2 conformations trouvées pour GldM et PorM permettent de proposer un modèle d'ouverture et de fermeture (Le terme fermeture renvoie à :) du pore de sécretion.
© Alain Roussel & Christian Cambillau

Chez les bactéries, la sécrétion de protéines à travers les membranes est un processus actif réalisé par des machineries moléculaires appelées systèmes de sécrétion. Jusqu'à présent, neuf types de systèmes de sécrétion ont été mis en évidence. Ils diffèrent autant par leur architecture que par leur mécanisme de fonctionnement. Le système de sécrétion bactérien de type IX (T9SS) est présent exclusivement chez les Bacterioidetes. Les fonctions remplies par le T9SS sont différentes selon le type de bactérie (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des bactéries possèdent une paroi cellulaire glucidique, le...). Chez F. johnsoniae, le T9SS est impliqué dans le motilité bactérienne par glissement en sécrétant la protéine d'adhésion (En physique, l'adhésion est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui se produisent lorsque l’on met en contact intime deux matériaux, dans le but de...) Spr nécessaire au déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et...) sur des surfaces solides. Chez P. gingivalis, une bactérie non motile et pathogène (Le terme pathogène (du grec παθογ?νεια ! « naissance de la douleur ») signifie : qui entraîne une maladie. Les germes pathogènes ou les bactéries...) pour l'Homme (Un homme est un individu de sexe masculin adulte de l'espèce appelée Homme moderne (Homo sapiens) ou plus simplement « Homme ». Par distinction, l'homme...), le T9SS sert à sécréter des protéases, les gingipaïnes, qui participent à la virulence (La virulence désigne le caractère pathogène, nocif et violent d'un micro-organisme (bactérie ou champignon). La virulence d'un pathogène létal est facilement mesurable mais...) en dégradant les tissus des gencives, conduisant à des maladies parodontales. Il a été montré que quatre protéines PorK, PorL, PorM et PorN de P. gingivalis (et leurs homoloques chez F. johnsoniae GldKLMN) forment un complexe transmembranaire de plus de 1,4 MDa. PorK est une lipoprotéine ancrée à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet...) interne de la membrane externe et interagit avec la protéine periplasmique PorN. PorM, ancré dans la membrane interne, possède un très grand domaine périplasmique qui lui permet d'interagir avec PorK et PorN et donc de relier les membranes interne et externe.

Aucune données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) structurales au niveau atomique n'était disponible jusqu'à présent sur le T9SS, alors qu'une meilleure connaissance de sa structure et de son fonctionnement pourrait suggérer des pistes de traitement de la parodontite. Dans ce contexte (Le contexte d'un évènement inclut les circonstances et conditions qui l'entourent; le contexte d'un mot, d'une phrase ou d'un texte inclut les mots qui l'entourent. Le concept de...), les structures tridimensionnelles des domaines periplasmiques de PorM et GldM, au coeur du T9SS, ont été déterminées par diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut...) des rayons X. Ces domaines présentent une très forte homologie de structure. Ils possèdent une structure dimérique fortement contrainte par la présence de 2 échanges de domaines ("domain swapping") consécutifs. Ils présentent une forme générale très allongée, alignant quatre domaines structuraux, sur une longueur totale d'environ 18 nm. Le dimère de GldM est strictement rectiligne alors que celui de PorM forme un coude (Cette articulation comprend en avant la région du « pli du coude ». C'est un complexe articulaire synovial du membre supérieur...). L'existence de ces 2 conformations permet de proposer un modèle d'ouverture et de fermeture du T9SS nécessaire au passage du substrat du périplasme vers le milieu extracellulaire.

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Source: CNRS-INSB