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Parutions

 

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. Il a été montré précédemment qu’un groupe de 4 gènes essentiels nommés porK-N (P. gingivalis) ou gldK-N (F. johnsoniae) exprime le cœur membranaire du T9SS. La protéine PorM (ou GldM), qui est ancrée dans la membrane interne, joue un rôle central dans ce complexe en interagissant avec le complexe de membrane externe PorK/PorN. Des chercheurs du laboratoire Architecture 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.

 

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. Chez F. johnsoniae, le T9SS est impliqué dans le motilité bactérienne par glissement en sécrétant la protéine d’adhésion Spr nécessaire au déplacement sur des surfaces solides. Chez P. gingivalis, une bactérie non motile et pathogène pour l’Homme, le T9SS sert à sécréter des protéases, les gingipaïnes, qui participent à la virulence 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 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 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, les structures tridimensionnelles des domaines periplasmiques de PorM et GldM, au coeur du T9SS, ont été déterminées par diffraction 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. 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.

 

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 du pore de sécretion.

© Alain Roussel & Christian Cambillau

 

 

En savoir plus

Contacts chercheurs

 

  • Christian Cambillau & Alain Roussel
    Equipe Interactions Hôte-Pathogènes
    Architecture et Fonction des Macromolécules Biologiques (AFMB)
    UMR 7257 CNRS, Université Aix-Marseille
    163 Avenue de Luminy
    13288 Marseille CEDEX 09

    04 91 82 55 93

 

Mise en ligne le 12 février 2018

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