Structural studies of the Staphylococcus aureus ribosome

• Main Author: Khusainov, Iskander
• Other Authors: Strasbourg
• Language: en
• Published: 2015
• Subjects: Staphylococcus aureus; Traduction; Ribosome; Structure; Cristallographie; Cryo-ME; Translation; Crystallography; Cryo-EM; 571.4; 572.8
• Online Access: http://www.theses.fr/2015STRAJ071/document

Le ribosome est une machinerie cellulaire importante impliquée dans la synthèse protéique de toute cellule vivante. Par conséquent, le ribosome est l'une des principales cibles des antibiotiques naturels, qui sont capables de tuer les cellules bactériennes en bloquant la synthèse protéique. Toutefois, certaines bactéries sont résistantes à ces antibiotiques en raison de petites modifications au niveau de leurs ribosomes. Entre autres, Staphylococcus aureus (S. aureus) est un agent pathogène responsable de nombreuses infections graves chez l’Homme. Les structures cristallines d'antibiotiques en complexe avec des ribosomes de bactéries non-résistantes, non-pathogènes, Gram négatives ont fourni un aperçu sans précédent des mécanismes d'action de ces antibiotiques. Cependant, aucune structure de ribosome de bactéries pathogènes, hautement résistantes, Gram positives telles que S. aureus n’a encore été identifiée.Dans cette étude, nous présentons la première structure de ribosome de S. aureus à haute résolution (3.9 Å) résolue par cryo-microscopie électronique (cryo-ME). Nous mettons en évidence plusieurs caractéristiques de l'organisation des ribosomes spécifiques des bactéries Gram-positives. Nous décrivons également le protocole de purification et de cristallisation du ribosome de S. aureus pour de futures études de cryo-ME et de cristallographie aux rayons X.Tous les résultats obtenus dans ces travaux, faciliteront la description à l’échelle atomique du ribosome de S. aureus et ses complexes fonctionnels’ ’dans un futur proche. La combinaison des méthodes de cristallographie aux rayons X et de cryo-ME aidera à atteindre cet objectif. Les résultats obtenus serviront de base pour le développement de nouveaux composés contre la bactérie pathogène et extrêmement résistante qu’est S. aureus. === The ribosome is a large cellular machinery that performs the protein synthesis in every living cell. Therefore, the ribosome is one of the major targets of naturally produced antibiotics, which can kill bacterial cells by blocking protein synthesis. However, some bacteria are resistant to these antibiotics due to small modifications of their ribosomes. Among them, Staphylococcus aureus (S. aureus) is a severe pathogen that causes numerous infections in humans. The crystal structures of complexes of antibiotics with ribosomes from Gram-negative non-pathogenic non-resistant bacteria have provided unparalleled insight into mechanisms of antibiotics action. However, the structure of the ribosome from Gram-positive pathogenic and highly resistant bacteria such as S. aureus was still unidentified.In this study we present the first high resolution structure of the ribosome from S. aureus solved at 3.9 Å by cryo-electron microscopy (cryo-EM). We demonstrate several features of the ribosome organization which are unique for Gram-positive bacteria. We also describe the protocol of purification and crystallization of S. aureus ribosome for future cryo-EM and X-ray crystallography studies.All the results obtained in this work will help to describe S. aureus ribosome and its functional complexes at the atomic level in the nearest future. The combination of X-ray crystallography and cryo-EM methods will help to achieve this aim. The obtained results will provide a foundation for the development of new compounds against the pathogenic and extremely resistant bacteria S. aureus.