Le système NprR/NprX

Comme indiqué dans la (Figure 15), le récepteur NprR possède à la fois un domaine HTH de fixation à l’ADN et les motifs TPR supplémentaires impliqués dans la fixation des protéines chez les protéines Rap. Il a été montré que cela reflète sa bi-fonctionnalité (PERCHAT, TALAGAS,

ZOUHIR, et al. 2016) (Figure 24). En présence de son peptide NprX, NprR agit comme

régulateur transcriptionnel et régule 41 gènes impliqués dans le nécrotrophisme de la bactérie, c’est-à-dire sa survie au sein du cadavre de l’hôte infecté (DUBOIS et al. 2012). En absence de

son peptide, NprR régule négativement la sporulation de B. thuringiensis en se liant à la phosphotransférase Spo0F et en la déphosphorylant, à la manière d’une Rap phosphatase

(PERCHAT, TALAGAS, PONCET, et al. 2016).

Figure 24 : Schéma du mode d’action bifonctionnel de NprR chez B. thuringiensis (PERCHAT, TALAGAS, PONCET, et al. 2016)

En absence du peptide NprX, la forme apo de la protéine NprR est dimérique. Elle peut alors se fixer sur la phosphotransférase Spo0F, ce qui va entrainer l’inactivation de la sporulation. Lorsque le peptide NprX,

synthétisé sous forme de précurseur avant d’être sécrété puis maturé en une forme active de 8AA est réinternalisé par des oligopeptides perméases, le complexe qu’il forme avec NprR va adopter une structure tétramérique incompatible avec la fixation de Spo0F mais permettant sa fixation sur l’ADN. NprR passe ainsi

d’une fonction inhibiteur de la sporulation à une activité facteur de transcription pour réguler l’expression de gènes impliqués dans le nécrotrophisme.

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Comme pour le système PlcR/PapR, par comparaison des séquences du peptide NprX dans différentes souches du groupe Bacillus cereus, 7 phérogroupes ont été proposés (Figure 25)

(PERCHAT et al. 2011). Cette étude a de plus révélée l’existence de cross-talk entre les différents

phérogroupes. Ainsi, la protéine NprR-I du groupe I peut être activée par le peptide NprX-I (SKPDIVG) mais aussi par NprX-II (SKPDTYG). Cependant, elle n’arrive pas à fixer les peptides NprX-IV (SRPDVLT) et NprX-VII (WRPDMSI) qui ont des séquences plus éloignées de NprX-I. Fait intéressant, le peptide NprX-III (SNPDIYG) qui diffère seulement de 2 AA par rapport à NprX-I (SKPDIVG), peut se fixer sur NprR-I sans l’activer. Ce peptide est donc un quorum quencheur du système NprR/NprX du phérogroupe I.

Figure 25 : Classification des systèmes NprR/NprX de B. cereus (PERCHAT et al. 2011). La comparaison des séquences des peptides NprX a permis de proposer une classification des systèmes NprR/NprX de B. cereus en 7 phérogroupes dont l’arbre phylogénétique est présenté sur la figure. Chaque

couleur correspond à un phérogroupe différent. Le groupe I (en violet) possède un peptide de séquence SKPDIVG, le groupe II (en vert) un peptide SKPDTYG, le groupe III (en bleu) un peptide SNPDIYG, le groupe IV (en orange) un peptide SRPDVLT, le groupe V (en rose) un peptide WTSDIYG et enfin le dernier groupe VI

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La forme entière de NprR n’ayant pas pu être cristallisée, l’analyse structurale a été réalisée à l’aide d’une forme tronquée de la protéine, NprR(∆HTH), délétée de son domaine HTH. Des analyses en solution ont montré qu’en absence de peptide, NprR est dimérique (ZOUHIR et al.

2013). La structure cristalline du dimère de NprR(∆HTH) a été résolue (Code PDB : 5DBK) (PERCHAT, TALAGAS, PONCET, et al. 2016) (Figure 26). Elle révèle des conformations très

différentes pour les 2 sous-unités, démontrant que, tout comme les protéines Rap, le domaine TPR de NprR est flexible en absence de peptide. Il a donc été proposé que les 2 motifs TPR additionnels de NprR puissent adopter la conformation en faisceau de 3 hélices observée chez les Rap pour fixer Spo0F. Malgré l’absence des domaines HTH dans la structure, on voit que le mode de dimérisation des domaines TPR n’est pas compatible avec la dimérisation des domaines HTH nécessaire à l’interaction avec l’ADN.

Figure 26 : Structure de la forme apo de NprR(∆HTH)

La protéine est représentée en cartoon et colorée par chaine. Les domaines HTH tronqués sont représentés par des cercles de la même couleur que le domaine TPR associé (PERCHAT, TALAGAS, PONCET, et al. 2016).

De manière intéressante, le mode de dimérisation de NprR est similaire à celui observé dans la structure cristalline de la protéine RapF (Code PDB : 4I9E) et RapI (Code PDB : 4I1A) (Figure 27). Ceci suggère que ces dimères cristallins de Rap pourraient avoir une réalité biologique, malgré les données en solution qui suggèrent au contraire une forme monomérique.

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Figure 27 : Superposition des dimères de NprR et de RapF.

NprR apo (Code PDB : 5DBK) est coloré par chaine comme dans la Figure 26. Le dimère RapF (Code PDB : 4I9E), également représenté en cartoon, est coloré en gris.

Les données en solution montrent d’autre part que NprR adopte une structure tétramérique en présence du peptide NprX. La structure du complexe NprR(∆HTH)-NprX (Code PDB : 4GPK)

(ZOUHIR et al. 2013) montre que la fixation du peptide stabilise une conformation compacte du

domaine TPR de NprR, permettant à deux dimères de s’associer en un tétramère compatible avec la dimérisation des domaines HTH et une interaction avec 2 sites ADN (Figure 28).

Figure 28 : Modèle d'interaction entre le complexe NprR/NprX et un ADN cible.

La structure du tétramère de la forme tronquée NprR(∆HTH) en complexe avec NprX (Code PDB : 4GPK) (ZOUHIR et al. 2013) est représentée en cartoon avec une couleur par chaine. Le peptide fixé sur chacune des 4 sous-unités est représenté en sphères et coloré en arc-en-ciel. Les domaines HTH tronqués sont schématisés par des cercles de la même couleur que le domaine TPR correspondant. Un fragment d’ADN interagissant avec les 2

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L’interaction avec 2 sites ADN explique probablement la difficulté rencontrée pour identifier la NprR-box. La structure du complexe ternaire NprR/NprX/ADN n’a donc pas encore pu être résolue. D’autre part, on ne sait pas si le complexe NprR-SPo0F existe sous forme monomérique ou dimérique. Un autre point qu’il reste à élucider concerne la position du domaine HTH, dans la forme apo et en présence de Spo0F. Les difficultés rencontrées pour cristalliser la protéine entière suggère que le domaine HTH pourrait être relié au domaine TPR par un linker flexible donnant lieu à une hétérogénéité de conformations incompatible avec l’obtention de cristaux. Des analyses complémentaires doivent donc encore être menées pour pouvoir proposer un mécanisme moléculaire complet de la régulation du système NprR/NprX.