Nos recherches

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Comment fonctionnent les moteurs moléculaires de l'enveloppe bactérienne ?

Notre équipe s’intéresse à l’assemblage et au fonctionnement de deux moteurs moléculaires membranaires présents chez les bactéries à Gram-négatif : les macrocomplexes protéiques Tol et Ton.

 

Ces deux systèmes utilisent l’énergie issue de la force proton motrice afin d’assurer des fonctions essentielles à la survie des bactéries. Le système Ton permet le transport actif haute affinité de métaux, de cyanocobalamine et de sucres à travers les récepteurs TonB dépendants de membrane externe. La fonction du système Tol est plus complexe. Il est impliqué dans le maintien de l’intégrité de la membrane externe, dans la localisation de facteur polaire et de chémorécepteurs, dans l’homéostasie des phospholipides de la membrane externe ainsi que dans l’étape de constriction de la membrane externe lors de la division cellulaire.

 

Les systèmes Tol et Ton peuvent être parasités par des bactériotoxines (macromolécules à activité létale, nommées aussi colicines) pour permettre leur import à travers l’enveloppe bactérienne. Ils peuvent également être détournés pour permettre à certains phages d’injecter leur ADN dans leur hôte bactérien afin de se multiplier (c’est par exemple le cas des phages filamenteux comme  M13 infectant E. coli et du phage CTX, spécifique de V. cholerae).

Les systèmes Tol et Ton présentent des homologies structurales, avec la présence d’un sous complexe de membrane interne composé des protéines TolQ-TolR-TolA et ExbB-ExbD-TonB, respectivement. Au sein de ces sous-complexes, les protéines TolA et TonB présentent une structure étendue qui traverse le périplasme et interagit avec les protéines associées à la membrane externe. Il s’agit du sous complexe composé de TolB et de la lipoprotéine Pal pour TolA, et des récepteurs de membrane externe TonB dépendants (TBDT) pour la protéine TonB.

Ces nano-machines forment des moteurs moléculaires qui transforment le potentiel électrochimique en énergie mécanique via un mécanisme de transduction d'énergie longue distance, de la membrane interne jusqu'à des protéines liées à la membrane externe. Les structures de plusieurs domaines solubles isolés ont été résolues pour chacun des complexes. 

En 2016 et 2018 nous avons avec nos collaborateurs résolu la structure du complexe moteur ExbB/ExbD formé par un pentamère d'ExbB et un dimère d'ExbD.

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