Protéine CarboxyMéthyltransférase (Pcm), Voie de recyclage de l'aspartate, Isoaspartate, Escherichia coli, Métabolisme, Production d'énergie, Potentiel redox, Croissance

Les acides aminés sont des molécules chimiquement réactives, susceptibles de subir à la fois des modifications non enzymatiques spontanées et induites, pouvant entraîner des changements conformationnels et fonctionnels des protéines. Alors qu'environ 120 modifications covalentes des acides aminés ont été identifiées, seules trois enzymes sont connues pour être dédiées à la réparation des acides aminés modifiés. Nous avons étudié le rôle d'une de ces enzymes, la Protéine CarboxyMéthyltransférase (Pcm). Pcm est une enzyme hautement conservée qui initie la conversion de l'isoaspartate anormal, formé à partir de la déshydratation spontanée de l'aspartate et de la déamidation de l'asparagine, en aspartate. La littérature décrit Pcm comme une enzyme dédiée à la réparation des protéines, particulièrement importante dans des conditions de stress. Cependant, il a été rapporté que le traitement de l'Isoaspartate par Pcm est plus efficace sur les peptides que sur les protéines. Il est important de noter que, quelle que soit l'origine de l'isoaspartate (aspartate ou asparagine), l'action de Pcm conduit toujours à la production d'aspartate, ce qui peut donc modifier la séquence en acides aminés de la protéine et impacter sa fonction. Ces observations suggèrent que Pcm peut avoir une fonction différente de celle de réparation des protéines qu'il lui a été assigné. Étant donné le rôle essentiel de l'aspartate dans le métabolisme bactérien, nous avons émis l'hypothèse que Pcm est impliquée dans le maintien du pool d'aspartate chez Escherichia coli. Pour tester cette hypothèse, nous avons étudié l'impact de la délétion du gène pcm sur la croissance et le cycle cellulaire d'E. coli. Nous avons montré que la suppression de pcm augmentait la durée de la phase de latence et du temps de génération. Nous avons également observé que l'absence de pcm retardait l'initiation de la réplication de l'ADN pendant les phases de latence et exponentielle. De plus, nous avons constaté que l'absence de pcm entraînait une baisse du niveau d'énergie pendant la croissance en aérobie et en anaérobie. Nous avons également découvert que l'absence de pcm provoquait une induction précoce de la réponse stringente, réduisant ainsi la période de croissance. Nous avons montré que l'impact pléiotrope de la protéine Pcm sur le fonctionnement cellulaire d'E. coli est dû à son implication dans le maintien du pool d'aspartate. Enfin, nous avons également mis en en évidence l'importance de Pcm pour l'adaptation d'E. coli à des conditions pouvant être rencontrer dans l'environnement. Nous avons démontré que Pcm facilite l'adaptation à des doses sub-inhibitrices d'antibiotiques. De plus, nous avons mis en évidence le rôle majeur de Pcm dans la capacité d'E. coli à coloniser le tractus urinaire. Par ailleurs, nos données suggèrent également que les Isoaspartates formés spontanément n'altèrent pas de manière substantielle les fonctions cellulaires globales des protéines qu'ils modifient dans les cellules en croissance. Notre étude met en évidence le rôle crucial de l'enzyme Pcm d'E. coli dans le fonctionnement cellulaire bactérien en contribuant à un approvisionnement régulier en aspartate, ce qui est particulièrement important lorsque la disponibilité de l'aspartate est limitée. Le rôle crucial que joue l'aspartate dans le bon fonctionnement du métabolisme ne se limite pas à E. coli. Par conséquent, la conservation évolutive de l'enzyme Pcm soulève la possibilité intrigante que d'autres organismes procaryotes et eucaryotes puissent également posséder une voie de recyclage de l'aspartate dépendante de Pcm, qui pourrait alors contribuer de manière significative au fonctionnement cellulaire.