Bacteriophages (phages) are viruses that infect bacteria. The phages that are described by this dissertation encompass 2 classes, double-stranded DNA phages and single-stranded RNA phages. While both of these phages infect similar bacteria, they have adopted different mechanisms to lyse, or destroy, the cell in order to release phage progeny. dsDNA phages have large genomes (> 20 kb) and use multiple lysis proteins (holin, endolysin, and spanin complex) to lyse the cell. ssRNA phages, on the other hand, have small genomes (< 6 kb) and only encode one lysis protein. The two X-ray crystallography projects outlined here deal with the phage proteins involved in these lysis mechanisms. The project described in the first study deals with the holin (T) and the antiholin (RI) of the ds-DNA phage T4, the major players of the lysis inhibition (LIN) phenomenon. Crystal structures of the holin and of the holin-antiholin complex are presented. The structures provide new molecular level insights into the phenomenon of LIN in bacteriophage T4 and the T-even phages in general. The second investigation describes ongoing efforts at structural characterization of A2, the maturation protein of the ssRNA bacteriophage Qbeta that inhibits E. coli MurA. In addition, the structure of Bacillus subtilis MurA, which is not recognized by A2, is presented. The crystal structure of B. subtilis MurA, the first structure of MurA from a Gram-positive organism, allows for a direct comparison of Gram-positive and Gram-negative homologs and for identification of any significant structural differences. The more flexible catalytic loop of B. subtilis MurA protrudes farther out compared to the loop of E. coli MurA and creates enough hindrance to prevent A2 from establishing secure contact points.

L'endoribonucléase de restriction RegB est une enzyme produite par le bactériophage T4. Elle est impliquée dans la transition phase précoce-phase moyenne durant le cycle lytique du virus. RegB coupe avec une spécificité quasi absolue la séquence GGAG impliquée notamment dans l'initiation de la traduction chez la bactérie Escherichia coli. Nous avons caractérisé dans cette thèse de façon précise la toxicité de RegB dans la bactérie et nous avons proposé des outils pour contourner cette toxicité tels la manipulation du nombre de copies du vecteur d'expression ou l'atténuation de l'efficacité du site d'initiation de la traduction. Nous avons, par ailleurs, proposé une application de RegB pour la construction d'un vecteur de clonage à sélection positive et à expression duale dans les systèmes procaryotes et eucaryotes. L'étude par RMN du 31P de la cinétique de clivage d'un ARN par RegB a permis de définir RegB comme une "transphosphorylase libérant un phosphodiester 2', 3'-cyclique". Des études de mutagenèses dirigées et aléatoires combinées à l'évolution du gène regB dans un virus apparenté au phage T4 (le virus RB49) ont mis en évidence le rôle des résidus Glutamate 19, Histidine 48, Arginine 52 et Histidine 68 dans l'activité de RegB. Le mutant RegB H48A a été choisi pour construire un modèle structural du site actif de RegB. L'attribution séquentielle de cette protéine par RMN hétéronucléaire 1H/15N/13C a été entreprise avec succès.