par Nadieina, Anastasiia 
Président du jury Van Melderen, Laurence
Promoteur Garcia-Pino, Abel
Co-Promoteur Cepauskas, Albinas
Publication Non publié, 2024-06-24
Président du jury Van Melderen, Laurence
Promoteur Garcia-Pino, Abel
Co-Promoteur Cepauskas, Albinas
Publication Non publié, 2024-06-24
Mémoire
| Résumé : | Phage-bacteria interactions are central to the coevolutionary dynamics shaping microbial ecosystems. Bacterial immunity systems, such as toxin-antitoxin (TA) systems, play a crucial role in these interactions by defending bacteria against phage infections. CapRelSJ46 is a unique fused toxin-antitoxin system that protects bacteria by halting translation in response to phage infection, requiring phage protein triggers for activation. Previously, CapRelSJ46 was thought to be activated solely by phage major capsid proteins (MCPs). However, recent in vivo experiments identified a novel protein Gp54 from phage Bas11, which activates CapRelSJ46 despite having no similarity to MCPs. We thus aimed to elucidate the molecular and structural bases of its interaction with CapRelSJ46 to understand how the latter is activated by different triggers. We conducted thermodynamic and structural studies, including X-ray crystallography, hydrogen-deuterium exchange mass spectrometry (HDX-MS), and small-angle X-ray scattering (SAXS). These analyses demonstrated that Gp54 binds directly to the antitoxin domain of CapRelSJ46, inducing the conformational changes necessary for CapRelSJ46 activation. Our findings highlight the versatility of CapRelSJ46 in recognizing multiple phage triggers, underscoring the complexity and adaptability of bacterial immune responses. This research advances our understanding of phage-bacteria interactions and may inform the development of novel antibacterial strategies. |
| Les interactions phages-bactéries sont au cœur de la dynamique coévolutive qui façonne les écosystèmes microbiens. Les systèmes d'immunité bactérienne, tels que les systèmes toxine-antitoxine (TA), jouent un rôle crucial dans ces interactions en défendant les bactéries contre les infections par les phages. CapRelSJ46 est un système unique de toxine-antitoxine fusionnée qui protège les bactéries en interrompant la traduction en réponse à une infection par des phages, et qui nécessite des déclencheurs de protéines de phages pour être activé. Auparavant, on pensait que CapRelSJ46 était uniquement activé par les protéines de capside majeures (MCP) des phages. Cependant, de récentes expériences in vivo ont permis d'identifier une nouvelle protéine Gp54 du phage Bas11, qui active CapRelSJ46 bien qu'elle ne présente aucune similitude avec les MCP. Nous avons donc cherché à élucider les bases moléculaires et structurales de son interaction avec CapRelSJ46 afin de comprendre comment cette dernière est activée par différents déclencheurs. Nous avons mené des études thermodynamiques et structurales, notamment par cristallographie aux rayons X, spectrométrie de masse avec échange hydrogène-deutérium (HDX-MS) et diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS). Ces analyses ont démontré que Gp54 se lie directement au domaine antitoxine de CapRelSJ46, induisant les changements de conformation nécessaires à l'activation de CapRelSJ46. Nos résultats mettent en évidence la polyvalence de CapRelSJ46 dans la reconnaissance de multiples déclencheurs de phages, soulignant la complexité et l'adaptabilité des réponses immunitaires bactériennes. Cette recherche fait progresser notre compréhension des interactions entre les phages et les bactéries et peut contribuer au développement de nouvelles stratégies antibactériennes. |
