Les souches Lactobacillus rhamnosus RW-9595M et ATCC 9595 possèdent 17 cadres de lecture ouverts (ORF) identiques à 99 % identifiés comme gènes de biosynthèse putatifs des EPS. Par contre, les quantités produites diffèrent avec 543 mg l-1 pour RW-9595M et 108 mg l-1 pour ATCC 9595. La phosphorylation réversible a été proposée comme mécanisme pour réguler la polymérisation des EPS chez les bactéries lactiques. Parmi les protéines participant à la polymérisation, on propose la tyrosine kinase, la tyrosine phosphatase et la co-polymérase. Cette étude cherche à démontrer l’impact de la phosphorylation de ces protéines, surtout la co-polymérase (Wzd), sur le complexe de ces protéines chez L. rhamnosus. Afin de tester l’effet de la phosphorylation sur leurs interactions, Wzd (co-polymérase) et Wze (kinase) ont été exprimées chez L. lactis ou chez E. coli. Chez L. lactis ssp. cremoris, certaines combinaisons de gènes peuvent être associées à la production d'EPS in vivo. Chez E. coli, l'expression des gènes peut être contrôlée, permettant d'exprimer et de purifier des protéines dans le but d'effectuer l'étude de leurs interactions in vitro. Les clones de la souche L. lactis ssp. cremoris MG1363 (naturellement non productrice d’EPS) transformée avec l’opéron EPS de RW-9595M ou ATCC 9595 produisent respectivement 326 et 302 mg l-1, mais avec des rendements inférieurs à la production chez la souche d'origine RW-9595M. Lors des essais in vitro, Wzd et Wze ne s’autophosphorylent pas lorsqu'elles sont seules, mais ensemble elles forment un complexe. Le complexe entre ces deux protéines non phosphorylées permet la phosphorylation de Wzd par Wze en présence d’ATP. Wze est libérée par la déstabilisation de cette interaction suivant la phosphorylation. L’existence de Wzd phosphorylée et de l’ATP conduit à l’auto-phosphorylation de Wze par une interaction transitoire. De plus, l’activité de Wzd est modulée par la phosphorylation des tyrosines en permettant l’autophosphorylation de Wze. Or, la phosphorylation de Wzd peut être une étape de phosphorylation réversible pour la polymérisation des EPS. Cette étude contribue à la compréhension de la relation entre les caractéristiques et les fonctions biologiques des polymères d'EPS. / Lactobacillus rhamnosus RW-9595M and ATCC 9595 have 99 % identical 17 open reading frames (ORFs) identified as putative genes coding for EPS biosynthesis and both strains produce very different EPS amounts: 543 mg l-1 (RW-9595M) and 108 mg l-1 (ATCC 9595). Reversible phosphorylation has been proposed as a mechanism to regulate the polymerization of EPS in lactic acid bacteria and three proteins, tyrosine kinase, tyrosine phosphatase and co-polymerase are proposed to be responsible for this regulation. The aim of this project was to demonstrate the impact of the phosphorylation of these proteins, especially the co-polymerase (Wzd), on the protein complex for EPS polymerization in L. rhamnosus. To test the effect of phosphorylation on their interactions, Wzd and Wze were expressed in L. lactis subsp. cremoris and E. coli. In L. lactis subsp. cremoris, the presence of certain combinations of genes can be associated with EPS production yields. In E. coli, gene expression can be controled and the proteins purified in order to study their interactions and phosphorylation state in vitro. Lactococcus lactis subsp. cremoris MG1363, a non EPS-producing strain, was transformed with two recombinant plasmids coding for the genes required for EPS synthesis. These transformants with operons from either RW-9595M or ATCC 9595 produce 326 and 302 mg l-1 respectively, with lower yields than RW-9595M. The proteins encoded by wzd and wze are respectively the co-polymerase and the kinase which theoretically participate in determining the chain length of the EPS. These two proteins do not autophosphorylate when they are alone, but together form a complex. The non-phosphorylated complex of two proteins allows the phosphorylation of Wzd by Wze, in the presence of ATP. This phosphorylation destabilizes the protein interaction with Wze. The transient interaction with phosphorylated Wzd leads to autophosphorylation of Wze in the presence of ATP. In addition, the activity of Wzd is modulated by tyrosine phosphorylation allowing autophosphorylation of Wze. Thus, the phosphorylation of Wzd may be an additional step of reversible phosphorylation for polymerization of EPS. This study may help advance our understanding of the relationship between the characteristics and biological functions of these polymers.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QQLA.2014/30589 |
| Date | 03 1900 |
| Creators | Kang, Hye-Ji |
| Contributors | LaPointe, Gisèle |
| Publisher | Université Laval |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Rights | © Hye-Ji Kang, 2014 |
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