Caractérisation fonctionnelle de protéines de liaison aux glycanes des Bacteroidota marines impliquées dans l'utilisation de l'alginate. // Functional characterization of surface glycan binding proteins from marine Bacteroidota involved in alginate utiliz

Les microbes marins hétérotrophes jouent un rôle primordial dans le cycle global du carbone océanique. Ils alimentent la boucle microbienne en décomposant une grande partie de la matière organique synthétisée par les producteurs primaires photosynthétiques, principalement sous forme de divers glycanes. En particulier, les bactéries marines du phylum Bacteroidota ont développé des loci d'utilisation de polysaccharides (PUL) dédiés, qui codent une série de protéines nécessaires à la détection, à la liaison, au transport et à la dégradation de sucres spécifiques. Les PUL archétypaux codent classiquement deux types distincts de protéines de liaison aux glycanes à la surface cellulaire (SGBP), à savoir la SGBP-A hautement conservée (également appelée SusD-like) qui forme le couvercle extracellulaire d'un complexe de transport d'oligosaccharides actif, et la SGBP-B plus divergente. Contrairement aux polysaccharidases, les SGBP codées dans ces PUL restent largement méconnues malgré leur rôle crucial dans la reconnaissance et le transport des glycanes. C'est particulièrement le cas des PUL ciblant l'alginate (AUL, Alginate Utilization System), le principal polysaccharide de la matrice extracellulaire des macroalgues brunes. Bien que le premier AUL ait été décrit dans la Bacteroidota marine Zobellia galactanivorans DsijT il y a plus de dix ans et détectée dans plus de 160 génomes bactériens marins depuis, aucune étude fonctionnelle des SGBP codées par l'AUL n'existe à ce jour. L'objectif du projet est donc de caractériser les protéines SGBP-A et SGBP-B issues de l'AUL de Z. galactanivorans, en combinant des approches biochimiques, structurales, génétiques et physiologiques. Les deux protéines ont déjà été surexprimées avec succès dans E. coli, et la structure cristallographique de SGBP-A a été déterminée. Le/La doctorant.e produira et purifiera les deux SGBP et testera leur capacité de liaison à différents glycanes et oligosaccharides, afin d'évaluer leur spécificité vis-à-vis de l'alginate et de quantifier leur affinité. En collaboration avec la plateforme CristalO, des tests de cristallisation seront effectués afin de déterminer la structure de la SGBP-B seule et des deux SGBP en complexe avec leurs ligands. Afin de confirmer la fonction biologique des SGBP dans l'utilisation de l'alginate, deux mutants knock-out de Z. galactanivorans seront produits (un pour chaque SGBP) et leur croissance sera comparée à celle de la souche sauvage avec l'alginate comme seule source de carbone. De plus, une collaboration avec A. Labourel (INRAE, Toulouse, France) permettra de mener des études in vivo sur les complexes SusD/SusC et SGBP, dans le but de purifier les complexes protéiques à partir de souches mutantes de Z. galactanivorans et d'envisager une analyse par cryo-microscopie électronique (cryo-EM). Cette étude fournira la première caractérisation des SGBP ciblant l'alginate. Dans l'ensemble, elle permettra d'approfondir la compréhension de la reconnaissance des substrats par les bactéries dégradant les glycanes, une première étape importante pour le recyclage de la matière organique algale par les microbiomes océaniques.
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Heterotrophic marine microbes play a paramount role in the global oceanic carbon cycle. They fuel the microbial loop by decomposing a large fraction of the organic matter that is synthesized by photosynthetic primary producers mainly in the form of diverse glycans. In particular, marine bacteria from the Bacteroidota phylum have evolved dedicated Polysaccharide Utilization Loci (PULs), which encode a suite of proteins necessary for sensing, binding, transporting, and degrading specific glycans. Archetypal PULs classically encode two distinct types of cell-surface glycan-binding proteins (SGBPs), namely the highly conserved SGBP-A (a.k.a. SusD-like) that forms the extracellular lid of an active oligosaccharide transport complex, and the more divergent SGBP-B. By contrast to polysaccharidases, SGBPs encoded within these PULs remain largely uncharacterized despite their crucial roles in glycan recognition and transport. This is particularly the case for PULs targeting alginate (AULs), the major glycan from the extracellular matrix of brown macroalgae. Although the first AUL has been described in the marine Bacteroidota Zobellia galactanivorans DsijT more than a decade ago and detected in more than 160 marine bacterial genomes since, no functional studies of AUL-encoded SGBPs exist to date. Therefore, the goal of the project is to characterize SGBP-A and SGBP-B from the AUL of Z. galactanivorans, by combining biochemical, structural, genetics and physiology approaches. Both proteins have already been successfully overexpressed in E. coli, and the crystallographic structure of SGBP-A has been solved. The PhD student will produce and purify both SGBPs and test their binding capacity to different glycans and oligosaccharides, to assess their specificity towards alginate and quantify the affinity. In collaboration with the CristalO platform, crystallization assays will be performed to solve the structure of SGBP-B alone and of both SGBPs in complex with their ligands. Furthermore, collaboration with A. Labourel (INRAE, Toulouse, France) will allow in vivo studies of the SusD/SusC and SGBP complexes, with the aim of the purification of protein complexes from Z. galactanivorans mutant strains and considering analysis by cryo-electron microscopy (cryo-EM). This study will provide the first characterization of alginate-targeting SGBPs. Overall, it will deepen the understanding of substrate recognition by glycan-degrading bacteria, an important first step for the recycling of algal organic matter by oceanic microbiomes.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://www.sb-roscoff.fr/fr/team-babim-bacterial-bioconversion-of-macroalgae

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Sorbonne Université SIS (Sciences, Ingénierie, Santé)

227 DIVONA (Diversités, Origines, Natures)

Master 2 ou école d'ingénieur, avec de bonnes connaissances théoriques et pratiques en microbiologie expérimentale, biologie moléculaire et biochimie structurale . Des compétences en bioinformatique seront appréciées (analyse de génomes), ainsi qu'une expérience sur les cultures de bactéries marines. Aptitude à travailler en équipe. Bonnes capacités d'analyse et d'intégration des données.
Master 2 or engineering school, with good theoretical and practical knowledge in experimental microbiology, molecular biology and structural biochemistry. Skills in bioinformatics will be appreciated (genome analysis), as well as experience with marine bacteria cultures. Ability to work in a team. Good data analysis and integration skills.