Régulateurs de RprA

Historiquement, le premier régulateur de RprA identifié est le phosphorelais Rcs (Majdalani, Hernandez et al. 2002). Cette régulation est à priori directe car des mutations au promoteur de rprA dans une « boite RcsB » prédite abolissent ce contrôle. La plupart des systèmes de transduction du signal bactériens fonctionnent comme un phosphorelais simple impliquant seulement deux protéines. Le système RcsCDB est quant à lui un exemple très remarquable et bien plus complexe dans l’utilisation de la phosphorylation pour la transduction d’un signal (pour revue (Majdalani and Gottesman 2005)). Ce système est majoritairement induit en réponse à des dommages liés à la membrane externe et la paroi bactérienne (figure 61). Le senseur de ce système présent dans la membrane interne est la kinase RcsC qui, en réponse au stimulus extérieur, va s’autophosphoryler sur son résidu histidine conservé situé au sein du domaine H1. Contrairement aux systèmes à deux composants classiques, RcsC va d’abord transférer le phosphate à un aspartate situé sur son domaine transmetteur (D1). Après ce transfert intramoléculaire, le phosphate sera transmis au résidu histidine situé sur le domaine H2 de RcsD un transmetteur membranaire intermédiaire. Pour finir le phosphate sera transmis à l’aspartate conservé du régulateur RcsB (domaine D2). Comme les autres régulateurs de réponse de systèmes à deux composants RcsB possède un domaine de fixation à l’ADN et pourra donc se fixer sous forme d’homodimères phosphorylés sur le promoteur de ses gènes cibles tel que le promoteur de rprA mais aussi osmC et ftsZ.

Les ARN régulateurs bactériens

105 Figure 61 : Le phosphorelais Rcs d’E. coli. En présence de stress membranaire RcsF interagit avec IgaA ce qui conduit à l’activation de la cascade du phosphorelais RcsCDB. La première étape est l’autophosphorylation de RcsC au niveau du domaine histidine conservé (H1). Par transfert intramoléculaire le phosphate se retrouve ensuite sur le domaine donneur (D1) de RcsC puis est transféré au domaine histidine (H2) de RcsD. Le phosphate est par la suite transféré au domaine aspartate conservé du régulateur RcsB (D2). Sous forme d’homodimère (promoteurs RcsA indépendants) ou d’hétérodimères avec la protéine RcsA (gènes RcsA-dépendants) RcsB pourra activer la transcription de nombreux gènes afin de s’adapter aux nouvelles conditions environnementales. Des exemples de gènes pour lesquels des boites RcsB ou RcsAB ont pu être définies sont également mentionnés.

La complexité du système ne s’arrête cependant pas là. Le phosphorelais Rcs fait intervenir trois protéines accessoires : RcsA, RcsF et IgaA. En effet, RcsB sous sa forme phosphorylée peut également former des hétérodimères avec la protéine RcsA, un facteur de transcription auxiliaire non phosphorylable. De façon intéressante, les cibles du complexe RcsB-RcsA sont différentes de celles des homodimères de RcsB. C’est pourquoi ces cibles seront nommées RcsA-dépendantes et on compte parmi elles des gènes codants les protéines de capsule cps et le régulateur de la motilité flhDC. Néanmoins, on peut noter qu’une surexpression de RcsB est suffisante pour activer les

Les ARN régulateurs bactériens

106

gènes de capsule même en l’absence de RcsA (Brill, Quinlan-Walshe et al. 1988). RcsF, la seconde protéine accessoire, est une lipoprotéine ancrée à la membrane externe qui est impliquée dans la perception du signal et qui agit en amont de RcsC. En effet, la surexpression de RcsF dans une souche délétée pour rcsC ne suffit pas à induire la synthèse des gènes de capsule (Majdalani, Hernandez et al. 2002) alors que le mutant rcs137 constitutivement actif suffit pour induire la synthèse de ces mêmes gènes en absence de rcsF (Majdalani, Heck et al. 2005). Une étude récente a pu mettre en évidence le rôle de RcsF et son interaction avec la troisième protéine accessoire du système : IgaA (Cho, Szewczyk et al. 2014). Cette étude montre dans un premier temps que RcsF interagit avec BamA, la protéine majeure de la machinerie d’assemblage des protéines de la membrane externe à feuillets β (figure 62). En condition « normale », RcsF comme les autres lipoprotéines de membrane externe est convoyée vers la face interne de la membrane externe par la chaperonne LolA. Dans un second temps, RcsF est pris en charge par BamA qui l’assemble en complexe avec la porine OmpA. RcsF se retrouve ainsi répartie à la surface de la cellule et éloignée de la protéine IgaA. En condition de stress de membrane, les molécules de RcsF nouvellement synthétisées éprouvent des difficultés à contacter BamA et se retrouvent dans le périplasme où elles peuvent interagir avec IgaA ce qui a pour conséquence d’activer le système Rcs. Chez S. enterica il a été proposé qu’IgaA module le transfert de phosphate entre RcsC et RcsD et maintiendrait le système en mode « off ». Par analogie à Salmonelle on peut imaginer que la liaison de RcsF à IgaA lèverait l’inhibition et activerait le système Rcs. Ce mécanisme complexe permettrait à la cellule de contrôler la disponibilité et la capacité de la machinerie Bam à assembler les protéines de membrane externe et/ou d’exposer les lipoprotéines à la surface de la cellule via ces mêmes protéines de membrane externe.

Les ARN régulateurs bactériens

107 Figure 62 : Mode d’activation du système Rcs : le rôle majeur de RcsF et d’IgaA. Issue de (Cho, Szewczyk et al. 2014)

Le petit ARN RprA est également directement activé par le système à deux composants CpxA- CpxR répondant lui aussi au stress d’enveloppe (Vogt, Evans et al. 2014). De façon intéressante, RprA exerce un rétrocontrôle négatif sur Cpx mais cette fois par un mécanisme indirect encore inconnu.

Pour finir, il a été suggéré que la synthèse de RprA pouvait être réprimée par le régulateur global de la synthèse des flagelles LhrA (Peterson, Carabetta et al. 2006). On peut se demander si cette régulation est directe car seules des expériences de fusion au promoteur de rprA en contexte sauvage ou délété pour lhrA ont été effectuées.

La bactérie Escherichia coli

108