Suejt de thèse : Mécanismes moléculaires de l’initiation de la réplication du génome bactérien, I2BC – CNRS UMR9198 Orsay (91)

Chez tous les organismes vivants, les hélicases réplicatives sont des protéines essentielles qui déroulent l’ADN double brin en amont des fourches de réplication. Leur chargement sur l’ADN dépend de protéines accessoires telles que DnaC et DnaI, qui sont deux chargeurs bien caractérisés chez les bactéries [1].

Cependant, dans la plupart des bactéries, ces chargeurs sont remplacés par la protéine DciA, non apparentée et essentielle [2]. L’objectif de notre travail est de comprendre les mécanismes moléculaires qui conduisent à la charge des hélicases à dciA, et de décrire au niveau moléculaire les réarrangements structuraux induits.

Les structures cristallines obtenues jusqu’à présent , combinées à des données biochimiques et biophysiques, ont montré des similitudes fonctionnelles entre les hélicases à dnaC/I– et à dciA, mais ont également mis en évidence des différences dans leurs activités biochimiques (chargement, translocation, activité ATPase, structures 3D à différentes étapes…) [3].

Axe 1 du projet de thèse :
L’un des questionnements importants de notre étude est de maintenant comprendre le mécanisme moléculaire utilisé par DciA pour charger l’hélicase réplicative sur l’ADN. Nous avons choisi une approche pluridisciplinaire structurale et biochimique pour apporter des réponses.

En particulier, l’accent sera mis sur l’étude structurale à haute et basse résolution du complexe DnaB•DciA•ADN, par les approches technologiques maitrisées dans l’équipe : X-ray, SAXS, Cryo-EM.

Axe 2 du projet de thèse :
Les données structurales du complexe DnaB•DciA ont révélé des similitudes inattendues dans le mode d’interaction entre l’hélicase et DnaC ou DciA, malgré l’absence totale d’homologie structurale entre ces deux protéines (Figure 2). Cette découverte ouvre la porte au développement de peptides inhibant l’interaction entre les deux protéines. Ces peptides pourraient empêcher la réplication du génome et donc éradiquer les bactéries pathogènes.
Nous sommes pour ce travail en collaboration avec une équipe de Chimie pour le design et la synthèse de peptides cycliques [4], et avec une équipe de Microbiologie pour les tester sur diverses souches bactériennes en culture et sur des modèles animaux infectés. Au laboratoire il s’agira de tester leur capacité à interagir avec l’hélicase puis à interrompre son chargement par DciA par compétition, en utilisant les techniques de la plateforme d’Interaction de l’I2BC (PIM : tycho, ITC

Collaborations

• Françoise OCHSENBEIN and Jessica ANDREANI, B3S department I2BC
• Eric LE CAM and Sonia BACONNAIS, Genome Integrity and Cancer UMR 9019 CNRS, IGR Villejuif
• Pierre LEGRAND, Synchrotron SOLEIL, Gifsur-Yvette
• Tâp Ha DUONG, Université ParisSaclay, CNRS, BioCIS, Châtenay-Malabry
• JeanChristophe MARVAUD Equipe Bactéries Pathogènes et Santé, Institut Micalis UMR INRAE-AgroParisTech

Bibliographie

1.  Arias-Palomo, E., Puri, N., O’Shea Murray, V. L., Yan, Q. & Berger, J. M. (2019) Physical Basis for the Loading of a Bacterial Replicative Helicase onto DNA, Molecular cell. 74, 173-184.e4.

2.  Brézellec, P., Vallet-Gely, I., Possoz, C., Quevillon-Cheruel, S. & Ferat, J. L. (2016) DciA is an ancestral replicative helicase operator essential for bacterial replication initiation, Nature Communications. 7.

3.  Marsin, S., Adam, Y., Cargemel, C., Andreani, J., Baconnais, S., Legrand, P., Li de la Sierra-Gallay, I., Humbert, A., Aumont-Nicaise, M., Velours, C., Ochsenbein, F., Durand, D., Le Cam, E., Walbott, H., Possoz, C., Quevillon-Cheruel, S. & Ferat, J. L. (2021) Study of the DnaB:DciA interplay reveals insights into the primary mode of loading of the bacterial replicative helicase, Nucleic acids research.
4.  Chan-Yao-Chong, M., Marsin, S., Quevillon-Cheruel, S., Durand, D. & Ha-Duong, T. (2020) Structural ensemble and biological activity of DciA intrinsically disordered region, Journal of structural biology. 212, 107573.

 Nature du financement : Contrat doctoral

Le candidat devra avoir un intéret pour la biochimie/fonction des protéines et leur étude structurale (X-ray, RMN, CryoEM). Le travail est avant tout in vitro, en collaboration pour l’in vivo.

Pour postuler

Candidater sur le site de l’Association Bernard Gregory.