Le canal membranaire du T6SS : des preuves moléculaires à sa dynamique et à sa structure chez Acinetobacter baumannii
Les systèmes de sécrétion de type VI (T6SS) sont des nanomachines d’export protéique qui assurent la délivrance de toxines dans des cellules procaryotes et eucaryotes, et qui se sont imposées comme des acteurs clés de la compétition bactérienne et de la virulence. Le T6SS ressemble à un nano-harpon rapidement éjecté pour injecter des toxines dans des cellules proies. Les bactéries didermes accomplissent cet exploit grâce au passage de l’aiguille du T6SS à travers un complexe membranaire (MC). On suppose depuis longtemps que ce complexe forme un canal par lequel le T6SS propulse une « flèche » chargée de toxines directement dans la cellule cible, tout en empêchant simultanément les dommages membranaires chez la bactérie attaquante. Ce transport moléculaire des effecteurs du T6SS à travers les membranes biologiques remet en question nos connaissances et nous incite à rechercher l’existence d’un canal spécifique.
Par ailleurs, le T6SS est une nanomachine de grande taille et fortement consommatrice d’énergie, dont l’assemblage et le fonctionnement doivent être finement régulés afin de se coordonner avec les autres processus bactériens. Comprendre les langages moléculaires qui façonnent ces interactions avec les facteurs de virulence et les systèmes de maintenance cellulaire permettra d’identifier des nœuds clés constituant des cibles thérapeutiques de choix pour de futures applications visant à bloquer la virulence des pathogènes chez l’Homme.
Le projet ANR T6-Channel repose sur l’hypothèse innovante selon laquelle le T6SS construit un canal protéique dynamique qui subit un réarrangement structural majeur de ses domaines protéiques lors du transit du substrat, permettant ainsi l’ouverture du canal. Notre objectif est d’obtenir des informations sur la composition, l’architecture tridimensionnelle, la biogenèse et la dynamique du canal membranaire du T6SS chez le pathogène Acinetobacter baumannii (Ab), jusqu’à son intégration dans la physiologie bactérienne. Le projet propose une approche de biologie structurale intégrative, combinant la cryo-microscopie électronique et la cryo-tomographie (CryoEM/ET, CLEM), les prédictions Alphafold/IA, ainsi que la microbiologie expérimentale et des méthodes d’imagerie de pointe. Nous combinerons trois échelles imbriquées et interconnectées.
The T6SS membrane channel: from molecular evidence, to its dynamic and structure in Acinetobacter baumannii
Type VI secretion systems (T6SS) are protein export nanomachines that mediate toxin delivery into prokaryotic and eukaryotic cells, and that emerged as a key player in bacterial competition and virulence. T6SS resembles a nano-harpoon that is rapidly ejected to deliver toxins into prey cells. Diderm bacteria accomplish this feat by passage of the T6SS needle through a membrane complex (MC). The MC is assumed for a long time to form a channel through which the T6SS fires a toxin-loaded “arrow” directly into the prey cell, and concomitantly preventing membrane damage in the attacker. This molecular transport of T6SS effector through biological membranes challenges our knowledge and prompts us to search for the existence of a specific channel.
Moreover, T6SS is a large and energy-consuming nanomachine whose assembly and functioning have to betuned to coordinate with the other bacterial processes. Understanding the molecular languages shaping theseconnections with virulence factors and house-keeping systems will identified key nodes that are valuabletherapeutics target for future applications to block the virulence of the pathogen in Human.
The T6-Channel ANR project is grounded in the disruptive hypothesis that the T6SS builds a dynamic proteinchannel that undergoes a significant structural rearrangement of protein domains while the substrate is in transit, enabling the channel to open. Our aim is to gain information on the composition, 3D architecture, biogenesis and dynamic of the T6SS membrane channel in the pathogen Acinetobacter baumannii (Ab), culminating in its integration in the bacterial physiology. The project proposes to use an integrative structural biology approach, combining CryoEM/ET (CLEM), Alphafold/AI predictions and experimental microbiology and state-of-the-art imaging methods. We will combine three interconnected nested scales.
