Projet ANR-06-BLAN-0153 – Ter Domain : Dynamics of bacterial chromosomes : Structure, segregation and evolution of the Ter domain
Programme : Programme blanc (BLANC) 2006
Année de financement : 2006
Coordinateur du projet : CNRS DELEGATION REGIONALE MIDI-PYRENEES (CNRS DELEGATION REGIONALE MIDI-PYRENEES)
Partenaires : Centre national de la recherche scientifique
Montant : 200000.0 euros
Date de début : 2006
Durée : 36 mois
Résumé : Les chromosomes bactériens sont des structures hautement organisées. Ils sont pourtant capable d'une grande plasticité, tant au cours du cycle cellulaire ou des réponses adaptatives que dans leur évolution rapide par transfert horizontal de gènes. Le but de notre projet est de comprendre les spécificités de structure, d'évolution et de ségrégation d'une région particulière des chromosomes bactériens: la région ter. Cette région joue un rôle crucial dans la dynamique des chromosomes. C'est une zone très variable, siège d'acquisition fréquente de gènes dont de nombreux déterminants de pathogénie et d'adaptation. C'est aussi la région des dernières opération de séparation des chromosomes frères: terminaison de la réplication et résolution des liens d'intercaténation et des dimères de chromosomes. Ces événements sont liés entre eux et à la division cellulaire. Ils conditionnent l'évolution de ter par transfert horizontal de gènes. La réplication des chromosomes bactériens est initiée à une origine unique, ori, et se termine dans la région ter, diamétralement opposée. Le chromosome modèle d'E. coli montre deux niveaux d'organisation globale: en macrodomaines et en réplichores. Les macrodomaines apparaissent comme les unités de structure et de ségrégation du chromosome. Le macrodomaine Ter est long d'environ 1 Mb et contient ter. Contrairement aux autres domaines qui se séparent rapidement après leur réplication, les domaines Ter néosynthétisés restent co-localisés, ou "cohésifs", environ 20 mn jusqu'au début de la septation. Trois autres macrodomaines ont été détectés: Ori, qui contient ori, et Left et Right, qui jouxtent Ter. Les réplichores rendent compte du biais d'orientation de nombreux éléments suivant l'axe ori-ter. Par exemple, les brins "leading" sont plus riches en G que les brins "lagging". De nombreux motifs oligonucléotidiques sont aussi fortement biaisés suivant cet axe. Nous avons récemment montré qu'une famille d'octamères fortement biaisés sur l'intégralité du chromosome, les KOPS, est impliquée dans la ségrégation, en particulier des dimères de chromosomes.  Les dimères de chromosomes sont produits dans 15% des cycles réplicatifs, par recombinaison homologue entre chromosomes frères. Ils sont résolus lors de la division cellulaire par le système de recombinaison spécifique de site Xer. Dans ce système, XerC et XerD recombinent des sites dif, une séquence de 28 pb localisée dans ter. XerCD sont aussi utilisés pour l'intégration d'ADN étranger dans dif. C'est le cas de bactériophages, comme le phage CTX de V. cholerae qui code pour la toxine cholérique. Nous avons récemment décrit le mécanisme d'intégration de CTX dans lequel la forme monocaténaire du génome du phage est recombinée par XerCD. D'autres éléments comme des îlots génomiques ou de pathogénie utilisent aussi Xer. Nous étudions actuellement la mobilité de l'îlot GGI qui s'intègre dans dif chez N. gonorrhoeae. La résolution des dimères de chromosomes nécessite une interaction de XerCD/dif avec FtsK, une ADN-translocase associée au septum de division. En cas de dimère, FtsK se charge sur l'ADN qui traverse le septum et se déplace spécifiquement vers dif en lisant l'orientation des KOPS. Ce faisant, FtsK répartit l'ADN de chaque côté du septum et atteint finalement les complexes XerCD/dif pour activer la résolution du dimère. FtsK interagit aussi avec la TopoIV, la décaténase principale. Elle coordonne ainsi les dernières étapes de la ségrégation entre elles et avec la septation. Nos données préliminaires montrent que l'activité de FtsK est restreinte à un domaine de 200 kb autour de dif, le "domaine FtsK". Ce domaine coïncide avec une zone de cohésion préférentielle détectée par analyse cytologique. Nous voulons comprendre les bases structurales du domaine FtsK, ses rôles dans l'organisation du chromosome et dans le cycle cellulaire et comment il évolue et conditionne l'acquisition de gènes. En particulier, nous utiliserons une combinaison d'essais génétique