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.