Quality control of protein synthesis as a target for developing new antibiotics - PhDData

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Quality control of protein synthesis as a target for developing new antibiotics

The thesis was published by Macé, Kévin, in November 2016, Université Rennes 1.

Abstract:

The current PhD work brings together various studies linked to bacterial protein synthesis. The first chapter is about the origins of protein synthesis at the time of the RNA world. This theoretical work continues with the presentation of a high-resolution structure of the elongation factor G (EF-G) in complex with the ribosome by cryo-electron transmission microscopy (cryo-TEM). We describe for the first time EF-G bound to the ribosome in the absence of any inhibitor. This particular structure of EF-G displays a yet unseen positioning of its third domain, which becomes very flexible. This study helps to understand the way the antibiotic fusidic acid blocks translation. The work then switches to a study of trans-translation, the main rescuing system of stalled ribosomes in bacteria. Trans-translation is generally vital or at least necessary for bacterial virulence. We conducted a preliminary structural study on the way faulty mRNAs are degraded during this process. This is why we present a study of trans-translation as a target for the development of new antibiotics. For this we developed and validated a reporter system for trans-translation, which is used to screen molecules targeting trans-translation.

Le travail retranscrit dans cette thèse regroupe l’Ă©tude de diffĂ©rents processus biologiques impliquĂ©s dans la synthèse protĂ©ique bactĂ©rienne. Dans un premier chapitre, les origines de la synthèse protĂ©ique au temps du monde ARN sont traitĂ©es en guise d’introduction. Ce travail thĂ©orique se poursuit par la prĂ©sentation d’une structure Ă  haute rĂ©solution du facteur d’Ă©longation G (EF-G) en complexe avec le ribosome par cryo-microscopie Ă©lectronique Ă  transmission (cryo-MET). Grâce aux avancĂ©es techniques de la cryo-MET, nous avons observĂ© pour la première fois EF-G liĂ© au ribosome en l’absence de tout inhibiteur. Cet Ă©tat particulièr d’EF-G permet de visualiser une flexibilitĂ© de son doamine III. Cette Ă©tude permet aussi de rationaliser le fonctionnement de l’antibiotique acide fusidique. Nous nous sommes ensuite intĂ©ressĂ©s aux voies de sauvetage de la synthèse protĂ©ique et plus particulièrement de la trans-traduction. Ce mĂ©canisme fascinant permet le recyclage des ribosomes bloquĂ©s sur un ARN messager dĂ©fectueux. Cette voie de sauvetage est gĂ©nĂ©ralement vitale ou alors indispensable pour la virulence bactĂ©rienne. Nous avons rĂ©alisĂ© une Ă©tude structurale prĂ©liminaire de la dĂ©gradation de l’ARNm dĂ©fectueux durant ce processus. Après une revue traitant du sujet, nous prĂ©sentons une Ă©tude de la trans-traduction comme cible pour le dĂ©veloppement de nouveaux antibiotiques. Pour cela, nous avons mis au point un système rapporteur avec contrĂ´le interne de l’activitĂ© trans-traductionnelle bactĂ©rienne. Après avoir mis au point ce système et validĂ© son utilisation, nous l’avons exploitĂ© en testant des molĂ©cules ciblant la trans-traduction.



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