Caractérisation de transporteurs de manganèse MntH à l'aide d'une méthode de fluorescence

Roman Chaloupka, Frédéric Veyrier, Pascal Courville et Mathieu F.M. Cellier

INRS - Institut Armand-Frappier, 531 Bd des Prairies, Laval, QC, H7V 1B7.

Les homologues bactériens de Nramp (pour Natural Resistance-Associated Macrophage Protein) ont été caractérisés récemment comme transporteurs de manganèse dépendants de proton (MntH) présentant également une activité pour Cd²⁺, Fe²⁺, Co²⁺ et Zn²⁺. Trois groupes de gènes mntH reflètent des origines polyphylétiques chez les bactéries. Comme le fer et le manganèse jouent un rôle important, bien que pas encore complètement compris, lors des interactions macrophage – pathogène, les transporteurs bactériens et eucaryotes appartenant à la famille Nramp semblent être de grande importance dans ce processus. Les transporteurs dépendants de protons utilisent le gradient électrochimique du proton pour transporter un substrat contre son gradient de concentration. Ainsi, des mesures électro-physiologiques de l'activité de Nramp2 eucaryote ont démontré que l'acidification intracellulaire accompagnait l'accumulation de métaux divalents [Gunshin et al. Nature 388 (1997) 482-8]. Afin de caractériser l'activité des homologues de différents groupes MntH exprimés dans un organisme modèle, nous avons mis au point un test de fluorescence permettant de mesurer l'acidification intracellulaire due au co-transport métal – proton à l'aide de la GFP (pour Green Fluorescent Protein) dont la réponse de fluorescence est sensible au pH du milieu environnant [Miesenbock et al. Nature 394 (1998) 192-5]. Cette méthode a prouvé que l'insertion ciblée de la β-lactamase à différents endroits dans la protéine MntH de E. coli préservait son activité de transport et a permis de valider la détermination expérimentale de la topologie transmembranaire de cette protéine. Nous avons également démontré pour la première fois que des homologues représentant les groupes MntH A, B et C (respectivement de E. coli, Chlorobium tepidum et Xanthomonas campestris) transportent des protons uniquement en présence d'un métal divalent substrat. De surcroît, cette approche permet d'étudier le mécanisme du transport des métaux divalents par MntH et fournit, en combinaison avec la mutagenèse dirigée, un outil puissant pour analyser la relation structure – fonction dans les différents groupes d'homologues MntH et pourrait, en conséquence, contribuer à révéler une adaptation pathogénique.