Quantitative study of the effects of low DnaA concentrations in Escherichia coli, using the uhp pathway as an inducible expression system

Résumé : La protéine DnaA, ou un homologue, est présente dans la plupart des organismes vivants parce qu'elle joue un rôle clé pour la réplication de l'ADN. Dans Escherichia coli, l'expression de DnaA, l'initiateur central de la réplication de l'ADN, est donc étroitement régulée. Des études antérieures ont montré qu'une forte surexpression de cette protéine conduit à une diminution de la viabilité cellulaire, alors que son absence induit l'arrêt de la division cellulaire. Même si ces conditions extrêmes sont bien étudiées, la transition entre l'arrêt de la division et la croissance normale n'a pas été analysée quantitativement.Nous avons modifié génétiquement Escherichia coli pour mettre l'expression de l'ARN polymérase et de DnaA sous le contrôle deux systèmes inductibles distincts. Pour contrôler l’expression de DnaA, nous avons utilisé un système d’induction se trouvant déjà dans la cellule, le système uhp. Le promoteur du gène uhpT est induit par le glucose-6-phosphate extracellulaire. Nous avons tout d’abord étudié les caractéristiques d’induction de ce système et ensuite caractérisé les phénomènes biologiques déclenchées par les variations de la concentration de DnaA. Les méthodes utilisées combinent des mesures sur une population des bactéries, avec celles en cellule unique, en utilisant la microscopie in vivo en temps réel et des systèmes microfluidiques. Les expériences de microscopie révèlent des phénomènes stochastiques en raison du faible nombre de molécules des composants du système d'induction uhp. En corrélant les observations de population et de cellules uniques, nous donnons une interprétation quantitative du comportement observé. Comme une application potentielle de notre système de contrôle, nous envisageons la possibilité d’arrêter la division cellulaire afin de transformer la cellule en un «sac d'enzymes» pour la production biotechnologique de métabolites.
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Thèse
Biological Physics [physics.bio-ph]. Université Grenoble Alpes, 2017. English. 〈NNT : 2017GREAY017〉
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Soumis le : mardi 12 décembre 2017 - 00:03:06
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Bernard Chelli Ponce de Leon. Quantitative study of the effects of low DnaA concentrations in Escherichia coli, using the uhp pathway as an inducible expression system. Biological Physics [physics.bio-ph]. Université Grenoble Alpes, 2017. English. 〈NNT : 2017GREAY017〉. 〈tel-01661435〉

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