Origine et évolution des bêta-lactamases de classe D

Abstract

La majorité des bactéries possèdent une paroi à l’extérieur de leur membrane cytoplasmique. Celle-ci leur confère une forme spécifique en résistant à la pression osmotique interne, tout en offrant une protection contre l’environnement extérieur. Le peptidoglycane (PG) est un des composants majeurs de la paroi bactérienne et la cible de nombreux antibiotiques à noyau bêta-lactame. En inhibant la biosynthèse du PG, les β-lactamines entrainent la lyse des cellules bactériennes. Pour se défendre, les bactéries ont développé différentes stratégies, dont la production d’enzymes spécifiques (β-lactamases) pour détruire les antibiotiques. Il existe quatre classes de β-lactamases : les classes A, C et D (ou OXA) regroupent les enzymes à sérine active, tandis que la classe B comprend les métallo-β-lactamases. A partir de séquences de β-lactamases de référence récoltées dans la base de données du NCBI, nous avons construit différents profils HMM afin d’identifier des séquences de β-lactamases putatives dans > 80 000 génomes complets de procaryotes. Ces recherches par homologie nous ont permis de récupérer des séquences putatives d’OXA dans des organismes où aucune OXA n’avait encore été décrite, tels que les Cyanobacteria, Chlorobi ou encore Actinobacteria. Les séquences d’OXA identifiées ont été alignées et soumises à des analyses phylogénétiques. Les arbres en résultant nous ont guidé dans la définition de 31 groupes. Nous avons observé que 30 groupes contenaient des OXAs putatives et un groupe des BlaR1 (un récepteur membranaire apparenté aux OXAs). Nous avons noté que 15 des 30 groupes étaient annotés par des séquences de référence. De cet arbre, nous avons conclu que la plupart des OXAs correspondent probablement au même gène orthologue du point de vue évolutif. Enfin, une analyse des résidus du site actif a montré que les motifs SxxK, SxV, W et KTG (où x représente n’importe quel AA) étaient retrouvés dans la majorité des séquences de chaque groupe, ce qui témoigne d’une activité β-lactamase potentielle. De plus, le motif Y/FxN est très conservé à travers tous les groupes mais, situé en dehors de la poche du site actif, sa fonction dans l’enzyme est encore inconnue.