SepF, FtsZ, Divisome, Division cellulaire bactérienne, Division cellulaire archéenne, Actinobactéries, Luca, Corynebacterium, Methanobrevibacter

Les bactéries et les archées se divisent par fission binaire. La protéine FtsZ, homologue de la tubuline eucaryote, est responsable du placement de l'anneau Z au futur site de division cellulaire. Cet anneau fonctionne comme un échafaudage régulateur car il participe au recrutement d'autres protéines de la division cellulaire et des enzymes liées à la synthèse du peptidoglycane. FtsZ nécessite des protéines accessoires qui contribuent à son emplacement, son assemblage et sa liaison à la membranaire. La plupart des protéines qui interagissent avec FtsZ se lient à son domaine C-terminal conservé (CTD). Malgré sa découverte il y a plus de 25 ans, l'organisation, la régulation et la dynamique de l'anneau Z ne sont pas entièrement caractérisées, notamment chez les organismes non modèles. La protéine FtsA est le principal facteur d'ancrage de FtsZ à la membrane dans des organismes modèles tels que Escherichia coli et Bacillus subtilis, cependant, elle n'est pas présente dans certains groupes de bactéries ou d'archées. Ici, nous avons caractérisé la structure et la fonction de la protéine SepF, qui est conservée dans les bactéries Gram-positives et les archées et qui a un certain degré de chevauchement fonctionnel avec FtsA. Nous avons utilisé comme organismes modèles Corynebacterium glutamicum et Methanobrevibacter smithii dont les génomes ne codent pas pour un homologue FtsA. SepF a été décrit comme un composant non essentiel de la machinerie de division cellulaire tardive (le divisome) chez B. subtilis. Notre travail montre que dans C. glutamicum SepF est un élément essentiel du divisome montrant une interdépendance avec FtsZ pour sa liaison membranaire et sa localisation. Nous avons cristallisé SepF avec FtsZ-CTD révélant une poche hydrophobe qui définit l'homodimère SepF. De plus, la structure suggère une interface de polymérisation réversible, régulée par un commutateur à hélice alpha. Nos travaux montrent également que la liaison des lipides et l'interaction avec FtsZ ont des effets opposés sur la polymérisation de SepF. Ainsi, nous démontrons que chez C. glutamicum, SepF joue un rôle complexe lors de la division cellulaire car il participe à l'ancrage de FtsZ à la membrane, favorise que les filaments FtsZ forment un faisceau et contribue au remodelage lipidique. La division en archées reste encore énigmatique et on sait très peu de choses sur l'organisation moléculaire et la régulation de FtsZ. Fait intéressant, FtsA n'est pas présent et SepF coexiste avec FtsZ. Ici, nous montrons que la copie unique de FtsZ dans le génome de M. smithii forme un anneau au site de constriction de la cellule, suggérant que FtsZ joue un rôle actif pendant la division cellulaire. SepF des archées interagit également avec FtsZ, comme en témoigne notre structure à haute résolution, et probablement aussi avec les membranes, indiquant que SepF représente également le facteur d'ancrage de FtsZ à la membrane des archées. Une comparaison approfondie entre les structures SepF des archées et des bactéries a révélé des différences dans l'interface du dimère et dans le site de liaison FtsZ. De plus, toutes les structures SepF des archées ne montrent pas d'organisation polymérique dans leurs cristaux, ce qui suggère que la polymérisation de SepF dans les archées peut être différente de celle observée précédemment chez les bactéries. Enfin, une analyse évolutive approfondie de la distribution et de la phylogénie de SepF montre clairement une ségrégation entre les homologues de SepF des archées et des bactéries, indiquant une évolution indépendante qui correspond bien à leurs différences structurelles. Une distribution très similaire a été observée pour FtsZ, indiquant que les deux protéines prennent leur origine avant la divergence entre les bactéries et les archées et, probablement, représentent un élément crucial dans la machinerie de division cellulaire du dernier ancêtre commun universel.