Structural and functional organisation of the agarolytic enzyme system of the marine flavobacterium Zobellia galactanivorans
Analyse structurale et fonctionnelle des enzymes du système agarolytique de la flavobactérie marine zobellia galactanivorans
Résumé
Zobellia galactanivorans is a marine Flavobacterie capable of degrading complex polysaccharides such as agar widely used in biotechnology and agribusiness. In the marine ecosystem photosynthetic organisms such as algae and cyanobacteria are the main producers of organic carbon. This source of carbon is used by marine bacteria that secrete glycoside hydrolases to attack algae or hydrolyze the walls of decaying algae. To understand the mechanisms of carbon recycling from these preferential nutrition areas we decided to analyze the system agarolytique Z. galactanivorans. The complete bacterial genome revealed the presence of nine agarases GH family 16, confirming that Z. galactanivorans has a complex system agarolytique to degrade the natural resource of agar. Seven original sequences were overexpressed through a medium-speed cloning strategy. A new beta-agarase (AGAD) was purified to homogeneity, and then crystallized and diffraction data were collected at a resolution of 1.5 Å. The structure was solved by molecular replacement and biochemical characterization was performed. In addition, the first two? -porphyranases PorA and PorB were identified, crystallized and characterized biochemically. The diversity of agarolytiques enzymes reflects the biological adaptations shown by certain bacteria to accommodate the variability agarose wall of red algae.
Zobellia galactanivorans est une flavobactérie marine capable de dégrader des polysaccharides complexes tels que l’agar qui est largement utilisé en biotechnologie et agroalimentaire. Dans l’écosystème marin les organismes photosynthétiques tels que les algues et les cyanobactéries sont les principaux producteurs de carbone organique. Cette source de carbone est utilisée par les bactéries marines qui sécrètent des glycosides hydrolases afin d’attaquer les algues ou d’hydrolyser la paroi des algues en décomposition. Pour comprendre les mécanismes de recyclage du carbone à partir de ces zones de nutrition préférentielles nous avons décidé d’analyser le système agarolytique de Z. galactanivorans. Le génome bactérien complet a mis en évidence la présence de neuf agarases de la famille GH 16, confirmant que Z. galactanivorans possède un système agarolytique complexe pour dégrader cette ressource naturel qu’est l’agar. Sept séquences originales ont été surexprimées grâce à une stratégie de clonage à moyen débit. Une nouvelle ß-agarase (AgaD) a été purifiée à l’homogénéité, puis cristallisée et les données de diffraction ont été collectées à une résolution de 1.5 Å. La structure a été résolue par remplacement moléculaire et la caractérisation biochimique a été réalisée. De plus, les deux premières ?-porphyranases PorA et PorB ont été identifiées, cristallisées et caractérisées biochimiquement. La diversité d’enzymes agarolytiques reflète les adaptations biologiques dont ont fait preuve certaines bactéries pour s’accommoder à la grande variabilité de l’agarose de la paroi des algues rouges.