La toxine AapA1

Le peptide AapA1-1 du système TA est toxique pour H. pylori. Il présente une longueur de 30 acides aminés qui est la longueur consensus des toxines de la famille AapA. AapA4 ou AapA3-1* de H. pylori 26695 présente une séquence de seulement 23 acides aminés qui n’est pas toxique. Il ne présente plus le motif « KR » (Lysine et Arginine) du côté Cter qui est un impératif de la toxicité. La présence d’un résidu chargé en dernière position du peptide se retrouve dans tous les peptides AapA chez H. pylori. Une délétion ou une mutation de ce motif chargé chez AapA1-1 128 entraine une perte de toxicité. La présence de résidus basiques côté Cter de peptides a révélé leurs implications dans l’interaction préliminaire avec les phospholipides membranaires (Scheglmann et al., 2002). La toxine AapA1-1 étiquetée est localisée au niveau de la membrane interne de H. pylori. Nous pouvons retrouver ce motif chargé chez beaucoup de toxine de type I membranaire, tel la toxine LdrD avec le motif RK (Kawano et al., 2002). Les toxines SprG1 (Pinel-Marie et al., 2014) et BsrG (Jahn et al., 2012) possèdent aussi un motif KK localisé en C-ter. Toutes ces toxines sont localisées au niveau de la membrane de leurs hôtes respectifs. Toutes les toxines de type I ciblant la membrane ne présentent pas cette caractéristique de charges dans leur côté C-ter, les peptides Ibs présente un résidu Y comme certains membre de la famille des YhzE, pourtant ceci sont aussi des toxines membranaires, suggérant que cette caractéristique de charge n’est pas un impératif globale chez les toxines de type I. La toxine AapA1-1 présente une affinité de l’ordre du nM pour des membranes artificielles et adopte une structure de type hélice alpha comme pour les autres structures de toxine de type I membranaire connue (Gobl et al., 2010) (Sayed et al., 2012b) (Steinbrecher et al., 2012). La toxine peut être divisée en trois domaines dont une partie Nter est non structurée et non nécessaire à la toxicité, une partie hélicale hydrophobe qui interagirait avec la membrane et être transmembranaire et une dernière partie faite de ce motif KR au niveau C-ter. L’interaction préliminaire avec la membrane peut être dut à cette partie chargée hors de l’hélice alpha si cette même affinité augmente en valeur pour des peptides tronquée du type AapA1-1 128 qui ne présentent plus le KR final et qui ne sont plus toxique. Ceci suggérerait l’importance de l’activité membranaire dans la toxicité. L’effet toxique à faible concentration d’AapA1-1 sur la membrane est visible par spectroscopie PWR et montre une réorganisation de cette bicouche lipidique. L’absence de toxicité sur des mutants ponctuels tels AapA1-1 V26A qui présente toujours la même structure qu’AapA1-1 avec les lysines 16 et 23 aux mêmes positions devrait avoir ce même effet sur la membrane. Ce mutant possède toutes les caractéristiques d’insertion dans la membrane tel le résidu W en début d’hélice connu pour stabiliser celle-ci à l’interface polaire de la bicouche (Killian et al., 1996). De même il possède le motif supposé d’interaction préliminaire à la membrane en C-ter (Scheglmann et al., 2002). L’étude de ce mutant révèle que la toxine AapA1-1 n’agit pas seul dans son phénomène de toxicité, il peut soit impliquer un partenaire cible, soit se structurer en un oligomère capable d’induire cette toxicité. L’étude par RMN du solide ne fut pas concluante sur la toxine AapA1-1 en interface membranaire et ne nous a pas permis d’aboutir à une structure oligomérique ou non. Cependant la perméabilité membranaire à de petit élément entrainée par des toxines de type I dans des formes oligomériques fut

180

décrit pour le peptide TisB (Steinbrecher et al., 2012). La dépolarisation de la membrane par TisB est dû à la formation d’un canal par le motif de zipper chargé qui aboutit à une fuite de proton. La distribution de charges tous les deux tours d’hélices soit tous les 7 acide aminés de la séquence primaire, présent chez TisB, se retrouve chez AapA1. Le trio K16 K23 et K29 se retrouvent sur le même côté de l’hélice et leur mutation ou délétion entraine une perte de toxicité. Il est possible que chez AapA1-1 V26A cet acide aminé en position 26 participe à la formation d’une forme oligomérique qui fait défaut ici. L’altération du potentiel de membrane suite à l’induction du peptide est visible par microscopie à fluorescence, cependant la perte de celui-ci n’est pas concluante par la méthode utilisé. Nous retiendrons qu’une dépolarisation entrainé par un agent découpleur induit cependant une forme coccoide précoce suggérant que la toxine AapA1-1 est responsable de cette perte de potentiel, soit de la même manière que TisB avec la formation d’un canal et transport de proton par le motif de zipper chargé, soit d’une manière indirecte par l’interaction avec un partenaire. La toxine ZorO comme TisB est un peptide de 29 acides aminés, ZorO possède un fragment transmembranaire prédit qui commence à la position 9 par une thréonine et finit à la position 28 par une leucine. Le dernier résidu est une lysine en position 29. Le domaine Nter est globalement hydrophile avec des charges comme une lysine à la position 7 très conservé. La distribution de charge dans le peptide suit le même modèle que les peptides AapA1 avec une charge en position 16, 23 et 29. Cependant on ne retrouve pas le patch hydrophobe des toxines AapA1, avec une charge négative pour ZorO en position 26 au milieu d’acides aminées hydrophobe. Il serait intéressant de vérifier la toxicité des peptides ZorO tronqués ou mutés dans ces positions et, spécialement la position 26 qui est déjà une position importante chez AapA1, pour corréler cette homologie. Nous retrouvons une potentielle toxine ZorO tronquée à la position 21 qui rappelle la toxine AapA3-1* non toxique chez H. pylori 26695. Nous retrouvons aussi des toxines ZorO dont la K29 est mutée en N29 potentiellement non toxique au regard de l’homologie avec les AapA1-1 mutée à cette position. Le mécanisme d’action de ces deux toxines suivrait donc le modèle de dépolarisation par transport de protons proposés pour TisB et son motif zipper chargé. AapA1 posséderai cependant une variante du motif de TisB dans laquelle l’interaction de charge est substitué par une interaction hydrophobe à la position 26, faisant de ce motif un nouveau motif d’interaction peptidique.

181