Les ADN Topoisomérases I (Reverse Gyrase Et Autres) Des
Thermotogales (Eubactéries Thermophiles Extremes)
Claire BOUTHIER de la TOUR, Christianne PORTEMER, Michel DUGUET
Institut de génétique et Microbiologie, EAN, Université Paris-Sud, Bât. 400
91405 Orsay Cedex
Les thermotogales sont des eubactéries extrêmement thermophiles appartenant à une
branche phylogénétique très ancienne dans le domaine eubactérien. Dans cette famille, nous
avons montré que 2 topoisomérases de type I sont présentes :
- une réverse gyrase qui surenroule positivement l'ADN en présence d'ATP ; cette
enzyme est spécifique des organismes thermophiles.
- une topoisomérase I qui relâche l'ADN surenroulé négativement. Cette enzyme
présente des propriétés identiques à la topoisomérase I de E. coli (protéine w).
La purification et la caractérisation de ces 2 protéines ont été réalisées. Ce sont des
monomères de 120 kDa et 75 kDa. Leur optimum d'activité se situe vers 70*C-75*C et elles sont
inactives en dessous de 50*C.
Les gènes correspondants ont été clonés et séquencés. L'analyse des séquences a montré que la
topoisomérase I de Thermotoga (produit du gène appelé TmTopA) appartient clairement à la
famille des topoisomérases I eubactériennes. Elle possède avec la protéine w 40% d'identité et
60% de similarité. Aucun caractère thermophile évident ne distingue la topoisomérase I de
Thermotoga de ses homologues mésophiles à l'exception du nombre des cystéines (5 résidus)
qui est clairement inférieur à celui trouvé chez les autres topoisomérases I (13 à 15 résidus). 4
de ces cystéines pourraient constituer 1 doigt de zinc et jouer un rôle important dans la catalyse
enzymatique. Le clonage du gène codant pour la réverse gyrase est en cours ; le domaine
topoisomérase a déjà été séquencé. L'analyse des séquences montre que la réverse gyrase
eubactérienne appartient à la famille des réverse gyrases archaebactériennes connues (environ
60% de similarité et 40% d'identité). Néanmoins, une homologie significative est observée avec
la topoisomérase I (56% de similarité et 36% d'identité). Ces résultats suggèrent que ces 2
gènes pourraient descendre d'un gène ancestral commun et qu'ils devaient être présents avant la
séparation des domaines eu- et archaebactériens.