RcsA, exemple unique ?

Les systèmes à deux composants utilisant des co-facteurs sont rares. A ma connaissance, hormis le système Rcs, on ne connaît que trois exemples : le système BvgAS impliqué dans la transcription des gènes de virulence de Bordetella pertussis, le système TorSR permettant la respiration anaérobie d’E.coli en présence de TMAO ou encore le système ComPA responsable du développement de la compétence chez B. subtilis. Néanmoins, aucun de ces co-facteurs ne présente un mode d’action identique à celui de RcsA envers RcsB.

Le locus bvgAS de B. pertussis code pour un système à deux composants composé d’un senseur, BvgS et d’un régulateur de réponse, BvgA. Ce locus est impliqué dans l’activation

gènes de fonction inconnue, les gènes vrg (vir-repressed genes). Cette répression est strictement dépendante de BvgAS mais nécessite un co-facteur BvgR (Bordetella virulence

gene Repression). Celui-ci fixerait un motif ADN en aval de l’ATG, différent de celui de

BvgA. Le gène bvgR est situé immédiatement en aval du locus bvgAS et est transcrit de manière convergente. Sa transcription est positivement régulée par BvgA (Merkel & Stibitz 1995; Merkel et al., 1998; 2003). Contrairement à RcsA, BvgR est indispensable à la répression des gènes bvg et n’agit que dans le cadre d’une répression.

En conditions d’anaérobiose, E. coli peut utiliser le TMAO comme accepteur final d’électrons. La réduction du TMAO en trimethylamine (TMA) est principalement réalisée par la réductase TMAO. Ce système est codé par l’opéron torCAD qui est activé en présence de TMAO. Cette régulation implique un système à deux composants complexe comprenant TorS, un senseur HK non orthodoxe, et TorR, un régulateur de réponse activateur transcriptionnel de la famille OmpR. En présence de TMAO dans l’environnement, le senseur TorS s’autophosphoryle et transfère ce groupement phosphoryle à TorR via un phosphorelais complexe His-Asp-His-Asp. Ainsi activé, TorR peut se fixer sur les boîtes Tor situées en amont de l’opéron torCAD induisant son expression par recrutement de l’ARN polymérase. M. Ansaldi et ses collaborateurs (2004) ont mis en évidence un nouveau type d’inhibiteur de régulateur de réponse. TorI est une protéine d’origine phagique qui est capable de se lier au domaine effecteur (C-terminal) de TorR pour réprimer l’expression de l’opéron torCAD. L’interaction de TorI avec TorR n’entrave pas la fixation de ce dernier à l’ADN mais empêche le recrutement de l’ARN Polymérase. TorI n’est pas seulement un régulateur transcriptionnel dédié à réprimer TorR mais appartient également à une famille atypique d’excisionases de phages (Elantak et al., 2005). Dans cet exemple, le cofacteur du régulateur de réponse inhibe son action en l’empêchant de recruter l’ARN Polymérase sur le promoteur de ses gènes cibles. De nouveau, contrairement à RcsA, le cofacteur présenté antagonise fonctionnellement le régulateur de réponse TorR.

La famille des protéines Rap de B. subtilis est caractérisée par des modules d’interaction protéine-protéine contenant des tetratricopeptides répétés (TPR). Les TPR de RapC, RapF et RapH médient leur interaction avec des pentapeptides inhibiteurs qui leur sont spécifiques : PhrC, PhrF et PhrH. Mais, comme nous l’avons vu en introduction, les TPR de ces protéines Rap peuvent aussi lier le régulateur de réponse ComA responsable du développement de l’état de compétence. En fixant ComA, RapC, RapF et RapH empêchent le régulateur de réponse de se lier à l’ADN de sa cible. La liaison Rap-ComA peut être spécifiquement inhibée par le pentapeptide correspondant (Core & Perego 2003; Bongiorni et al., 2005;

Smits et al., 2007). Dans cet exemple, le cofacteur du régulateur de réponse inhibe sa fixation aux gènes cibles, permettant d’empêcher le développement de la compétence lorsque qu’elle n’est pas requise. A nouveau, comme TorI et contrairement à RcsA, ces cofacteurs antagonisent l’activité du régulateur de réponse.

Avec RcsA, deux autres protéines ont été décrites comme interagissant avec RcsB: TviA chez Salmonella enterica serovar Thyphi et RmpA chez Klebsiella pneumoniae. Leur rôle positif dans la virulence laisse entrevoir un modèle selon lequel RcsB utiliserait des co- facteurs différents selon que la virulence doit être mise en place ou non. Chez S. enterica serovar Typhi, l’expression de l’antigène Vi de capsule est indispensable à la survie des cellules dans les macrophages humains. La synthèse de cet antigène est régie par le cluster de gènes viaB. Chez Salmonella, RcsB vraisemblablement associée à TviA, active la transcription du cluster indépendamment de RcsA. Contrairement à RcsA, TviA n’est pas dégradée par Lon (Virlogeux et al., 1996). Plus récemment, il a été démontré que le couple RcsB-TviA active la transcription du cluster pil, responsable de la synthèse des pili de type IVB indispensables à la virulence (Lee et al., 2006). Chez K. pneumoniae, naturellement mucoïde, la capsule est nécessaire à la virulence. L’expression de cette capsule est sous contrôle d’un plasmide. La protéine RmpA codée par un gène de ce plasmide est suffisante pour permettre la synthèse d’acide colanique chez E. coli via l’activation de RcsB, suggérant que RmpA peut se substituer à RcsA (Nassif, Fournier et al., 1989; Nassif, Honoré et al., 1989; Vasselon et al., 1991; Wacharotayankun et al., 1992). La comparaison des séquences protéiques de RcsA, TviA et RmpA ne montre aucune similarité significative de séquence (Blastp NCBI & Clustal W).

Au vu des données de la littérature, le modèle qui se dégage est que RcsA est utilisé en association avec RcsB dans les cas où la virulence n’est pas nécessaire (voire quand il faut la diminuer) alors que la mise en place des déterminants de virulence fait appel à d’autres co- facteurs tels que TviA ou RmpA. Ainsi, un même régulateur de réponse pourrait s’associer à différents co-facteurs en fonction des besoins de la cellule, évitant la nécessité d’une protéine dédiée à chaque stimulus.