‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’
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‘’Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae’’
Journal of Bacteriology (2009)
Lybarger et al
Bressuire Christelle
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INTRODUCTION
Le Système de sécrétion de type II
- Mécanisme en 2 étapes
-Translocation MI via Sec ou Tat
- Machinerie complexe similaire machinerie d’assemblage Pili type IV
-Translocation ME de la conformation repliée
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-Bacille incurvé Gram –
- Responsable du cholera
- Sécrétion de toxine et de facteurs de virulence par SST2
Vibrio cholerae
INTRODUCTION
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Modèle du Système de sécrétion de type II de Vibrio cholerae
INTRODUCTION
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Modèle du Système de sécrétion de type II de Vibrio cholerae
INTRODUCTION
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Modèle du Système de sécrétion de type II de Vibrio cholerae
INTRODUCTION
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Comment s’assemble le SST2 dans la paroi de Vibrio cholerae ?
Modèle du Système de sécrétion de type II de Vibrio cholerae
INTRODUCTION
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INTRODUCTION
Interactions protéine-protéine du SST2
C
Assemblage du SST2 ?
Etude interactions protéine-protéine
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INTRODUCTION
Interactions protéine-protéine du SST2
GspCGspD
Assemblage du SST2 ?
Etude interactions protéine-protéine
C
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INTRODUCTION
Interactions protéine-protéine du SST2
GspCGspD
Gsp C GspM et GspL
Assemblage du SST2 ?
Etude interactions protéine-protéine
C
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INTRODUCTION
Interactions protéine-protéine du SST2
Assemblage du SST2 ?
Etude interactions protéine-protéine
GspCGspD
Gsp C GspM et GspL
EpsL EpsM
C
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INTRODUCTION
Interactions protéine-protéine du SST2
Etude de l’assemblage du SST2 de Vibrio cholerae
Etude des interactions protéine-protéine de EpsC et EpsM
Suivit des protéines GFP-EpsC et GFP-EpsM in vivo
C
Protéine GFP (Green Fluorescent Protein)
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• Directed polar secretion of protease from single cells of Vibrio cholerae via the type II secretion Pathway. Scott et al. PNAS (2001)
• Green fluorescent chimeras indicate nonpolar localization of pullulanase secreton components PulL and PulM. Buddelmeijer et al. J. Bacteriol (2006)
Localisation polaire de GFP-EpsM
GFP-EpsM localisé aux pôles de la bactérie Vibrio cholerae
GFP-PulM non surproduit n’est pas localisé aux pôles de la bactérie Klebsiella Oxytoca
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• Directed polar secretion of protease from single cells of Vibrio cholerae via the type II secretion Pathway. Scott et al. PNAS (2001)
• Green fluorescent chimeras indicate nonpolar localization of pullulanase secreton components PulL and PulM. Buddelmeijer et al. J. Bacteriol (2006)
Localisation polaire de GFP-EpsM
GFP-EpsM localisé aux pôles de la bactérie Vibrio cholerae
GFP-PulM non surproduit n’est pas localisé aux pôles de la bactérie Klebsiella Oxytoca
La localisation polaire de GFP-EpsM est-elle due à la surproduction de la protéine?
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Localisation de GFP-EpsM ?
Souche Vibrio cholerae ∆epsM + pGfp-EpsM
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Localisation de GFP-EpsM ?
• Observation au microscope à fluorescence
Induction à l’IPTG
Localisation des protéines GFP-EpsM aux pôles de la
bactérie
C
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Localisation de GFP-EpsM ?
• Observation au microscope à fluorescence
Sans induction à l’IPTG
Localisation des protéines GFP-EpsM à la périphérie
de la membrane
C
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Localisation de GFP-EpsM ?
• Observation au microscope à fluorescence
+ IPTG - IPTG
La Localisation polaire de GFP-EpsM est due à l’induction à l’IPTG
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Localisation de GFP-EpsM ?
• Observation au microscope à fluorescence
+ IPTG - IPTG
La Localisation polaire de GFP-EpsM est due à la surproduction de la protéine.
Artefact !!!
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Surproduction des protéines GFP-EpsM
les protéines GFP-EpsM sont localiseés aux pôles de la
bactérie
Hypothèse 1: la surproduction des protéines
GFP-EpsM
Hypothèse 2: les protéines GFP-EpsM sont
surproduites alors que les autres protéines du SST2 ne le sont pas
C
Localisation polaire de GFP-EpsM= Surproduction protéines?
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Hypothèse 1 ou 2?
Souche Vibrio cholerae Gfp-EpsM
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Souche Vibrio cholerae Gfp-EpsMSouche Vibrio cholerae ∆epsM + pGfp-EpsM
Promoteur eps=
Protéine GFP-EpsM produite en adéquation avec les autres
protéines Eps
Promoteur Inductible=
Protéine GFP-EpsM peut être produite à un niveau différent de
celui des autres protéine Eps
Hypothèse 1 ou 2?
C C
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Localisation protéines GFP-EpsC et GFP-EpsM
Localisation protéine native EpsC ou EpsM
?
SST2 assure la sécrétion des toxines de Vibrio
cholerae
?C
Protéine GFP-Eps = Protéine native Eps?
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Vérification production protéine de fusion par Western-Blot
Détection de protéine GFP-EpsCDétection protéine GFP-EpsM
Protéine GFP –EpsM instable ?
‘’Cross reactive band’’ ?
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Le SST2 des souches GFP-EpsC et GFP-EpsM est il toujours fonctionnelle ?
BOCMethylcoumarin
fluorescent
Induction IPTG
protéaseVC1200
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Le SST2 des souches GFP-EpsC et GFP-EpsM est il toujours fonctionnelle ?
L’insertion de la fusion GFP n’empêche pas lefonctionnement du SST2
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Localisation des protéines de fusion GFP-EpsC et GFP-EpsM
Protéine de fusion localisé dans la membrane de Vibrio cholerae et non aux pôles
• Observation au microscope à fluorescence
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Surproduction des protéines GFP-EpsM
les protéines GFP-EpsM sont localisés aux pôles de la
bactérie
Hypothèse 1: la surproduction des protéines
GFP-EpsM
Hypothèse 2: les protéines GFP-EpsM sont surproduit alors que les autres
protéines du SST2 ne le sont pas
C
Localisation polaire de GFP-EpsM= Surproduction protéines?
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Surproduction des protéines GFP-EpsM
les protéines GFP-EpsM sont localisés aux pôles de la
bactérie
Hypothèse 1: la surproduction des protéines
GFP-EpsM
Hypothèse 2: les protéines GFP-EpsM sont surproduit alors que les autres
protéines du SST2 ne le sont pas
C
Localisation polaire de GFP-EpsM= Surproduction protéines?
La stœchiométrie des protéines de fusion et des autre Eps est nécessaire à la localisation des protéines de fusions
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Localisation des protéines de fusion GFP-EpsC et GFP-EpsM
Points de fluorescence= SST2 assemblé
?
• Observation au microscope à fluorescence
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Point de fluorescence = SST2 assemblé?
Dispersion de la fluorescence
Compétition Protéine native Eps / Protéine GFP-Eps
Point de fluorescence = SST2 assemblé
C
• Observation au microscope à fluorescence
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Vérification de l’importance du maintien de la stœchiométrie des Eps pour la localisation des protéines
Souche Vibrio cholerae PBAD
Remplacement epsC et epsM par leur version fusionnée
gfp-epsM et gfp-epsC sous le contrôle du promoteur pbad inductible à l’arabinose.
Maintien équilibre des éléments Eps du T2SS
C
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Vérification de l’importance du maintien de la stœchiométrie des Eps pour la localisation des protéines
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Vérification de l’importance du maintien de la stœchiométrie des Eps pour la localisation des protéines
Maintien de la stœchiométrie naturelle de chacun des composants du SST2
= Pré requis pour détermination de la localisation cellulaire
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• Observation au microscope à fluorescence
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Le nombre de point de fluorescence augmente avec le niveau d’induction à l’arabinose
• Observation au microscope à fluorescence
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Corrélation Points de fluorescence/Sécrétion protéase du SST2?
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Corrélation Points de fluorescence/Sécrétion protéase du SST2?
Les points de fluorescence représentent un SST2 fonctionnelle
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• Localisation protéine EpsG par immunofluorescence
Localisation protéine GFP-EpsC et Eps= Localisation protéine native EpsC et EpsM ?
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Localisation protéine GFP-EpsC et Eps= Localisation protéine native EpsC et EpsM ?
Auto-fluorescencePoints de
fluorescence
![Page 41: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/41.jpg)
Localisation protéine GFP-EpsC et Eps= Localisation protéine native EpsC et EpsM ?
Points de fluorescence
la localisation des protéines de fusion est représentatif des protéines natives
Auto-fluorescence
![Page 42: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/42.jpg)
Assemblage du Système de sécrétion de type II
![Page 43: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/43.jpg)
Ancrage du système de sécrétion de type II de Vibrio cholerae
Rôle filaments cytosquelette MreB ?
MreB n’est pas nécessaire à l’apparition des points de
fluorescence
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Ancrage du système de sécrétion de type II de Vibrio cholerae
Rôle filaments cytosquelette MreB ?
MreB n’est pas nécessaire à l’apparition des points de
fluorescence
L’activité du SST2 ne dépend pas de
MreB
MreB n’intervient pas dans l’arrimage du SST2
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Interactions protéine-protéine entre GFP-Eps et les autres Eps
Rôle des autres protéines Eps dans la localisation de EpsC et EpsM?
Délétions des autres gènes Eps
Observation de l’effet de la délétion:
-Sur l’expression des gènes gfp-EpsC et gfp-EpsM
- Sur l’activité du SST2
- Sur la localisation des protéines de fusion GFP-EpsC et GfP-EpsM
C
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Effet de la délétion des gènes epsD, espL et epsM ?
Sur le niveau d’expression?
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Sur le niveau d’expression?
La délétion d’epsD espL et epsM entraine une surproduction des autres protéines Eps
Effet de la délétion des gènes epsD, espL et epsM ?
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Sur le niveau d’expression?
• Augmentation de la production des protéines Eps non due à la fusion GFP
• Hypothèse:
Absence Eps D, EpsL ou EpsM
SST2 non fonctionnelle
Suractivation du promoteur eps (facteur σE)
Augmentation de la production des autres protéines Eps
Effet de la délétion des gènes epsD, espL et epsM ?
C
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Effet de la délétion des gènes epsD, espL et epsM ?
Sur l’activité du SST2?
![Page 50: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/50.jpg)
Effet de la délétion des gènes epsD, espL et epsM ?
Sur l’activité du SST2?
La Délétion des gènes epsD, espL et epsM empêche la sécrétion de protéase par le SST2
![Page 51: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/51.jpg)
Effet de la délétion des gènes epsD?
Sur la localisation de EpsC?
Dispersion de la
fluorescence
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Effet de la délétion des gènes epsD?
Sur la localisation de EpsC?
Dispersion de la
fluorescence
La localisation de EpsC semblerait dépendre d’EpsD
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Souche Vibrio cholerae PBAD::gfp-espC
Délétion epsD
gfp-epsC sous le contrôle du promoteur eps inductible à l’arabinose
Empêche la surproduction des protéines EpsC due à la délétion d’epsD
C
Dispersion de fluorescence= Surproduction protéine GFP-EpsC suite à la délétion d’epsD?
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Dispersion de la
fluorescence
Dispersion de fluorescence= Surproduction protéine GFP-EpsC suite à la délétion d’epsD?
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Dispersion de la
fluorescence
EpsD à un rôle crucial dans la localisation de EpsC
Dispersion de fluorescence= Surproduction protéine GFP-EpsC suite à la délétion d’epsD?
![Page 56: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/56.jpg)
Effet de la délétion des gènes epsL et epsM?
Sur la localisation de EpsC?
Plus de points de fluorescence aux pôles des cellules
Délétions n’empêchent pas la formation des points de fluorescence
![Page 57: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/57.jpg)
Effet de la délétion des gènes epsL et epsM?
Sur la localisation de EpsC?
Délétions n’empêchent pas la formation des points de fluorescence
Plus de points de fluorescence aux pôles des cellules
EpsM et EpsC sembleraient maintenir EpsC au niveau de la membrane latérale
![Page 58: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/58.jpg)
Interactions EpsL et EpsM
Moins de protéine EpsL en absence d’ EpsM et inversementEffet accrue en phase stationnaire due au nombreuses protéases
![Page 59: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/59.jpg)
Interactions EpsL et EpsM
Moins de protéine EpsL en absence d’ EpsM et inversementEffet accrue en phase stationnaire due au nombreuses protéases
Effet de protection mutuelle dans l’interaction EpsL/EpsM
![Page 60: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/60.jpg)
Effet de la phase stationnaire sur la localisation de GFP-EpsC
Cellules plus courtes mais même points de
fluorescenceLocalisation de GFP-EpsC aux pôles de la
cellules et dans le cytoplasme
![Page 61: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/61.jpg)
Effet de la phase stationnaire sur la localisation de GFP-EpsC
Restauration des points de fluorescence après complémentions des gènes epsL et epsM délétés
Hypothèse: EpsC est sujet à la protéolyse en l’absence d’EpsM et EpsL
EpsL-EpsM stabilisent EpsC dans une conformation nécessaire à sa localisation dans la membrane latérale
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Effet de la délétion des gènes epsD?
Sur la localisation de EpsM?
Dispersion de la
fluorescence
![Page 63: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/63.jpg)
Effet de la délétion des gènes epsD?
Sur la localisation de EpsM?
Dispersion de la
fluorescence
EpsD est nécessaire à la localisation d’EpsM
![Page 64: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/64.jpg)
Effet de la délétion des gènes epsL et epsC?
Sur la localisation de EpsM?
Dispersion de la
fluorescenceRestauration des
points de fluorescence
par complémentation
![Page 65: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/65.jpg)
Effet de la délétion des gènes epsL et epsC?
Sur la localisation de EpsM?
Dispersion de la
fluorescenceRestauration des
points de fluorescence
par complémentation
EpsC et EpsL sont nécessaire à la localisation d’EpsM
![Page 66: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/66.jpg)
Co-localisation de mCherry-EpsC and GFP-EpsM?
mCherry-EpsC
GFP-EpsM
mCherry-EpsC +
GFP-EpsM
Points jaunes =
SST2 assemblé ?
![Page 67: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/67.jpg)
Conclusion
• Localisation non polaire du SST2 mais tout au long de la membrane = artefact due à la surproduction des protéines Eps.
• Importance du respect de la stœchiométrie naturelle des éléments du SST2 pour l’observation de leur localisation.
• Technique de fusion des protéines Eps au GFP permet l’étude des interactions directement au sein du SST2.
• Relations entre les Eps mise en évidence:-EpsD est nécessaire à la localisation d’EpsC -EpsM/EpsL assurent le maintien d’EpsC à la membrane latérale-EpsD, EpsC et EpsL permettent la localisation d’EpsM
Modèle de l’assemblage du Système de sécrétion de type II de Vibrio cholerae
![Page 68: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/68.jpg)
Modèle de l’assemblage du SST2
![Page 69: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/69.jpg)
Modèle de l’assemblage du SST2
![Page 70: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/70.jpg)
Modèle de l’assemblage du SST2
![Page 71: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/71.jpg)
Modèle de l’assemblage du SST2
![Page 72: ‘’ Docking and Assembly of the Type II Secretion Complex of Vibrio cholerae ’’](https://reader035.fdocuments.us/reader035/viewer/2022062803/568146c1550346895db3f630/html5/thumbnails/72.jpg)
Merci pour votre attention