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Thèse Année : 2021

sRNA-controlled iron-sparing response in Staphylococci

Adaptation à la carence en fer chez les Staphylocoques par l'ARN régulateur IsrR

Résumé

Iron is an essential element for most living organisms due to its important role in numerous enzymatic processes; however, its bioavailability is relatively low. In bacteria, sRNAs (small RNAs) are important regulators of iron homeostasis with RyhB in E. coli as the best-known example. RyhB is the main regulator of the so-called iron-sparing response, which consist in the downregulation of mRNAs encoding non-essential proteins using iron when this element is scarce, in this way, the few available iron can be re-directed to more vital processes. So far, no sRNA dictating his process has been described in the important human pathogen Staphylococcus aureus. Therefore, the objective of this thesis is to elucidate the sRNA-regulated iron-sparing response in S. aureus, an adaptation mechanism of vital importance to cope with iron deprivation within the host. A single sRNA, named here IsrR, emerged from a competition assay with sRNAmutant libraries as being essential in iron starvation. IsrR is iron-repressed through the ferric uptake regulator (Fur) and predicted to target mRNAs expressing iron-containing enzymes. Among them, IsrR down-regulates mRNAs of enzymes that catalyze anaerobic nitrate respiration. IsrR is required for the lethality of S. aureus in a mouse model of sepsis, underscoring its role as a major contributor to the iron-sparing response for bacterial survival during infection. IsrR is conserved among staphylococci, but structurally and mechanistically distinct from the sRNA RyhB. Remarkably, these distinct sRNAs regulate common targets, leading to the conclusion that RNA-based regulation provides optimal evolutionary solutions to improve bacterial fitness when iron is scarce.
Le fer est un élément essentiel pour la plupart des organismes vivants en raison de son rôle important dans de nombreux processus enzymatiques ; cependant, sa biodisponibilité est relativement faible. Chez les bactéries, il a été démontré que les sRNAs (small RNAs, petits ARNs) sont des régulateurs importants de l'homéostasie du fer, l'exemple le plus connu étant celui de RyhB chez E. coli. RyhB est le principal régulateur de la réponse d'épargne de fer, qui consiste en la régulation négative des ARNm codant pour des protéines non essentielles utilisant de fer lorsque cet élément est rare, de cette façon, le peu de fer disponible peut être redirigé vers des processus plus vitaux. Jusqu'à présent, aucun sRNA dictant ce processus n'a été décrit dans l'important pathogène humain Staphylococcus aureus. Par conséquent, l'objectif de cette thèse est d'élucider la réponse d'épargne de fer régulée par des sRNAs chez S. aureus, un mécanisme d'adaptation d'importance vitale pour faire face à la privation de fer chez l'hôte. Un seul sRNA, nommé ici IsrR, a émergé d'un test de compétition avec des bibliothèques de sRNAs mutants comme étant essentiel pendant la carence de fer. IsrR est réprimé en fonction du fer par le régulateur Fur, et prédit qu'il cible les ARNm exprimant des enzymes contenant du fer. Parmi celles-ci, IsrR régule négativement les ARNm des enzymes qui catalysent la respiration anaérobie des nitrates. IsrR est nécessaire pour la létalité de S. aureus dans un modèle murin de septicémie, soulignant son rôle en tant que contributeur majeur à la réponse d'épargne de fer pour la survie bactérienne pendant l'infection. IsrR est conservé parmi les staphylocoques, mais il est structurellement et mécaniquement distinct du sRNA RyhB. Il est remarquable que ces sRNA distincts régulent des cibles communes, ce qui permet de conclure que la régulation basée sur les sRNA fournit des solutions évolutives optimales pour améliorer la capacité bactérienne lorsque le fer est rare.
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Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04416428 , version 1 (25-01-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04416428 , version 1

Citer

Rodrigo Hernán Coronel Téllez. sRNA-controlled iron-sparing response in Staphylococci. Molecular biology. Université Paris-Saclay, 2021. English. ⟨NNT : 2021UPASL059⟩. ⟨tel-04416428⟩
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