Stress resistance mechanisms in lactic acid bacteria involving sHSPs : investigation of the mechanism involved in the lipochaperon activity of the Lo18 protein in O. oeni.
Mécanismes de résistance au stress chez les bactéries lactiques impliquant des sHSPs : investigation du mécanisme mis en jeu dans l’activité lipochaperon de la protéine Lo18 chez O. oeni.
Résumé
Lactic acid bacteria (LAB), such as O. oeni, involved in the malolactic fermentation of wine, are subjected to major environmental stresses. Most of these stresses adversely affect the survival of the micro-organisms. Among the various response strategies employed by LAB are biofilm formation and the production of small heat shock proteins (sHSPs). sHSPs are described for their molecular chaperone activity. As such, they are capable of folding native proteins that have been partially denatured by environmental stresses. A small number have been described to have a second molecular lipochaperon activity, enabling them to maintain optimal membrane fluidity during environmental stresses. At present, little is known about the mechanisms involved in the interaction between membranes and sHSPs. It would appear that when the oligomers of these sHSPs dissociate into dimers at the membrane surface, electrostatic and hydrophobic forces deform the protein, allowing it to penetrate the membrane and help maintain its fluidity.The Lo18 protein, the only sHSP in O. oeni, is one of the sHSPs described for these two activities. In this context, we undertook an exploration of the fundamental mechanisms involved in the interaction between the Lo18 protein and membranes using in silico, in vitro and in vivo techniques, including anisotropy measurements, circular synchrotron radiation as well as immunolabelling and modelling techniques. Our research revealed that, under the influence of both the nature of the membrane lipids and certain residues of the protein, the protein structure of Lo18 is modified. This structural modification, particularly at the level of the secondary structure, proves to be essential for its lipochaperon activity. Finally, our work has also demonstrated the involvement of Lo18 in the resistance of O. oeni biofilms to acid stress, a stress found mainly in wine. Taken together, this work has led to a better understanding of the fundamental mechanisms in the response to stress involving sHSPs
Les bactéries lactiques (LAB), telles que O. oeni, impliquées dans les processus de fermentation malolactique du vin, sont soumises à d'importants stress environnementaux. La plupart de ces stress affectent négativement la survie des micro-organismes. Parmi les différentes stratégies de réponse mises en jeu par les LAB, on retrouve la formation de biofilm et la production de petites protéines de choc thermique (sHSP). Les sHSPs, sont décrites pour leur activité de chaperon moléculaires. A ce titre, elles sont capables de replier les protéines natives, partiellement dénaturées par les stress environnementaux. Un petit nombre d’entre elles est décrit pour avoir une seconde activité de lipochaperon moléculaire leur permettant de maintenir une fluidité membranaire optimale, au cours des stress environnementaux. Actuellement, les mécanismes impliqués dans l’interaction entre les membranes et les sHSPs restent encore peu connus. Il semblerait que, lorsque les oligomères de ces sHSPs se dissocient en dimères à la surface de la membrane, des forces électrostatiques et hydrophobes déforment la protéine, lui permettant ainsi de pénétrer la membrane et de contribuer au maintien de sa fluiditéLa protéine Lo18, l’unique sHSP d’O. oeni fait partie des sHSPs décrites pour ces deux activités. Dans ce contexte, nous avons entrepris une exploration des mécanismes fondamentaux impliqué dans l'interaction entre la protéine Lo18 et les membranes par des techniques in silico, in vitro et in vivo, comprenant des mesures d'anisotropie, de radiation circulaire à rayonnement synchrotron ainsi que des techniques d'immunomarquage et de modélisation. Nos recherches ont révélé que, sous l'influence à la fois de la nature des lipides membranaires et de certains résidus de la protéine, la structure protéique de Lo18 est modifiée. Cette modification de structure, particulièrement au niveau de la structure secondaire, s'avère être essentielle pour son activité lipochaperon. Enfin, nos travaux ont également permis de montrer l’implication de Lo18 dans la résistance de biofilm de O. oeni au stress acide, stress majoritairement retrouvé dans le vin.. L’ensemble de ces travaux a permis une meilleure compréhension des mécanismes fondamentaux dans la réponse au stress impliquant des sHSPs.
Origine : Version validée par le jury (STAR)