Characterization of Trx2 and YciM, two Escherichia coli proteins presenting a zinc center

Afin de pouvoir survivre, la bactérie Escherichia coli réagit à des changements brutaux de son environnement – tels qu’une élévation de la température, l’exposition à des agents oxydants – en induisant ou en réprimant toute sorte de protéines. Durant ma thèse, j’ai étudié deux protéines qui sont induites dans des conditions de stress environnemental. La première de ces protéines, la thiorédoxien 2 (Trx2), est induite sous des conditions de stress oxydatif. Il s’agit d’une thiorédoxine qui a la capacité de réduire, grâce à son motif catalytique CXXC, les ponts disulfures des protéines cytoplasmiques. Trx2 possède la caractéristique et sa fonction demeurait inconnue. J’ai caractérisé Trx2 afin de déterminer ses propriétés oxydoréductrices et thermodynamiques. J’ai également étudié l’influence que le domaine de liaison du zinc exerçait sur ces propriétés, ce qui m’a ammené à la conclusion que le domaine de liaison du zinc de Trx2 module les propriétés oxydoréductrices de cette protéine. Ma recherche ouvre donc la voie à d’autres travaux qui devraient permettre d’élucider la fonction que remplit Trx2 dans la bactérie. La seconde protéine que j’ai étudiée est YicM, une protéine qui est induite dans des conditions de stress thermique. J’ai pu montrer que cette protéine est impliquée dans le maintien de l’intégrité de l’enveloppe cellulaire : en effet, des mutants dépourvus de YciM sont sensibles aux antibiotiques et aux détergents et forment des cloques lorsqu’ils sont cultivés à des températures élevées. J‘ai également caractérisé cette protéine d’un point de vue biochimique. J’ai observé que YciM est ancrée dans la membrane interne au niveau de son domaine N-terminal qui est hydrophobe et remarquablement conservé. A son extrémité C-terminale, YciM possède deux motifs CXXC qui lient un atome de zinc, une caractéristique qui rappelle Trx2. De plus, YciM possède 3 ou 7 domaine TPR dégénérés qui sont connus pour faciliter des interactions spécifiques avec des protéines partenaires. Pris dans leur ensemble, les résultats que j’ai obtenus suggèrent que YciM fait partie d’un complexe multiprotéique destiné à maintenir l’intégrité de l’enveloppe cellulaire à des températures élevéesIn order to survive, Escherichia coli cells reacts to abrupt changes in their surrounding environment, such as a sudden exposure to reactive oxygen species or to elevated temperatures, by inducing or repressing various sets of proteins. During my thesis, I characterized two proteins that are induced under stress conditions. The first one, thioredoxin 2 (Trx2), is induced under oxidative stress conditions and reduces disulfide bridges on cytoplasmic proteins via a catalytic CXXC motif. Trx2, which belongs to the thioredoxin superfamily, uniquely presents two additional CXXC motifs that bind zinc with high affinity. Trx2 was poorly characterized and its function was unknown. I characterized Trx2 to determine its redox and thermodynamic properties. I also studied the influence of the zinc center, which led me to the conclusion that the zinc center of Trx2 fine-tunes the redox properties of this thioredoxin. My research opens the way to further studies that should elucidate the function played by Trx2 in the cell. The second protein that I have studied, YciM, is induced under heat-shock conditions. I showed that this protein is involved in maintaining the integrity of the cell envelope: mutants lacking yciM are sensitive to antibiotics and detergents and form blebs when they are cultured under heat shock conditions. I also characterized the protein from a biochemical point of view. I found that YciM is anchored to the inner membrane via a conserved hydrophobic N-terminal domain. At the C-terminus, YciM presents two CXXC motifs that bind zinc, which is reminiscent of Trx2. Moreover, YciM contains 3 to 7 degenerate TPR repeats that usually facilitate specific interactions with partner proteins. Altogether, my results suggest that YciM is part of a multi-components complex that maintains the integrity of the cell envelope at elevated temperature.Thèse de doctorat en sciences biomédicales et pharmaceutiques (SBIM 3) --UCL, 201