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Instituts/ Institut de Recherches en Technologies et Sciences pour le Vivant (iRTSV)/ Unités / Chimie et Biologie des Métaux (CBM)/ Équipe Biocatalyse/ Métaux toxiques et biosynthèse des centres [Fe-S]

Métaux toxiques et biosynthèse des centres [Fe-S]



Responsable
 
Dr. Catherine Gerez
Maître de Conférences Université Joseph Fourier de Grenoble
iRTSV/LCBM
CEA Grenoble
17 rue des Martyrs
38 054 Grenoble cedex 09
Tel. : (33) 4 38 78 91 12
Fax : (33) 4 38 78 91 24
 
Impact des métaux toxiques sur la biosynthèse des centres fer-soufre et sur le métabolisme du fer
 
Ce travail est une application à l'étude de la biosynthèse des centres fer-soufre chez Escherichia coli (Collaboration Sandrine Ollagnier de Choudens). Il a été initié dans le cadre du Programme de Toxicologie Nucléaire du CEA en collaboration avec le laboratoire du Pr. F. Barras, UPR-CNRS 9043 Marseille. L'idée du projet est que les toxiques métalliques tels que le cobalt (Co) ou le cadmium (Cd) exercent leurs effets toxiques en partie via la destruction de centres fer-soufre ou dans la compétition avec le fer lors de la biosynthèse de ces clusters.

Les résultats récents du laboratoire ont montré qu'il existe en effet un lien entre un stress métallique (M2+ : Co2+) et la biosynthèse des centres fer-soufre, que les enzymes (FeS) sont des cibles potentielles du cobalt et que ce phénomène est spécifique. De fait, par des techniques de microbiologie, génétique bactérienne, biologie moléculaire et de biochimie, a été clairement montré que plusieurs enzymes à centre FeS sont inactivées lorsque les cellules sont cultivées en présence de cobalt (aconitase, tRNA méthylthiotransférase (MiaB) et une ferrichrome réductase (FhuF))

Nos efforts se concentrent aujourd'hui sur :
  • la mise en évidence par spectroscopie RPE (Laurent Le Pape) d'espèces mixtes (Fe/S/Co) au niveau des protéines FeS cible mais aussi des protéines de l'opéron suf, CyaY, YggX
  • sur le mécanisme moléculaire de toxicité

  • sur l'étude du transcriptome d'Escherichia coli en présence de cobalt.


Une étude analogue réalisée avec le cadmium est également en cours au laboratoire.
 
YhgI
 
L'étude des mécanismes de biosynthèse des centres Fe/S (Sandrine Ollagnier-de Choudens) a révélé l'existence de machineries protéiques complexes nécessaires à l'assemblage de ces centres métalliques à l'intérieur des protéines. Parmi les composants de ces systèmes, des protéines appelées « scaffolds » permettent de préassembler des clusters Fe/S avant de les transférer à des apoprotéines cibles. Trois types de scaffolds sont aujourd'hui connus caractérisés par une séquence d'acides aminés spécifiques :

• le type « U » (CX24-26CX42-43C) représenté par IscU chez Escherichia coli
• le type « A » (CX61-65CXC) représenté par IscA, SufA et ErsA chez Escherichia coli
• le type « NfU » (CXXC) représenté par le domaine C-ter de NifU, protéine impliquée dans la maturation de la nitrogénase dans les bactéries fixatrices d'azote.

Contrairement aux scaffolds de types U et A, aucune scaffold de type NfU n'a été décrite chez Escherichia coli.
YhgI, de fonction encore inconnue, présente une certaine homologie dans sa partie C-ter avec ce type de scaffold. Elle contient en particulier deux cystéines conservées dans un motif CXXC.
Nous avons démarré un projet en collaboration avec l’équipe du Pr Barras sur l’étude de cette protéine YhgI afin de déterminer si elle ne représenterait pas un nouveau type de scaffold dans Escherichia coli. La caractérisation structurale et fonctionnelle de cette protéine passe par l’utilisation de techniques de génétique, de biologie moléculaire, de biochimie et de spectroscopies.