Decrypting the Vibrio cholerae crtS site and its role on the coordinated replication of the two chromosomes

Décryptage du site crtS de Vibrio cholerae et de son rôle dans la réplication coordonnée des deux chromosomes

Francisco de Lemos Martins (1)

1 PGB - Plasticité du Génome Bactérien - Bacterial Genome Plasticity

Bacterial genomes are mainly composed of two types of replicons: chromosomes, which are essential, and plasmids. Although most bacteria have only one chromosome, bacteria with secondary chromosomes have arisen independently in several taxa and represent approximately 10% of all bacterial species. Secondary chromosomes originate from plasmids and possess plasmid-type replication systems. While chromosomes replicate once and during a defined period of the cell cycle, plasmids generally replicate randomly. Vibrio cholerae has its genome divided in two chromosomes (Chr1 and Chr2) that use distinct initiators for replication. Chr1 replication depends on the ubiquitous initiator DnaA, while Chr2 replication is initiated by a Vibrio specific factor, RctB. Despite its plasmid origins, Chr2 replication is tightly controlled and occurs once per cell cycle. Both chromosomes communicate with each other to coordinate their replication through an RctB-binding locus on Chr1, called crtS. We have shown that crtS replication is crucial to trigger Chr2 replication initiation. However, the molecular mechanism by which crtS controls the initiation of Chr2 replication was still obscure. Here we combined in vivo and in vitro approaches to shed light on this question. We have shown that crtS activity is driven by RctB binding in a methylation-independent manner. This appears to be an effective way to integrate the Chr2 replication in the cell cycle.

Les génomes bactériens sont composés de deux types de réplicons: les chromosomes, qui sont essentiels, et les plasmides. Bien que la plupart des bactéries n'aient qu'un seul chromosome, environ 10% des bactéries avec des chromosomes secondaires sont apparues indépendamment dans plusieurs taxa. Les chromosomes secondaires dérivent des plasmides et possèdent des systèmes de réplication plasmidiques. Les chromosomes se répliquent une fois et pendant une période définie du cycle cellulaire, tandis que les plasmides sont généralement répliqués de façon aléatoire. Vibrio cholerae a son génome divisé en deux chromosomes (Chr1 et Chr2) dont la réplication est contrôlée de manière distincte. La réplication du Chr1 dépend de DnaA, tandis que la réplication du Chr2 est initiée par un facteur spécifique à Vibrio, RctB. Malgré ses origines plasmidiques, la réplication du Chr2 est strictement contrôlée et s’effectue une fois par cycle cellulaire. Les deux chromosomes communiquent entre eux pour coordonner leur réplication via un locus du Chr1, crtS. Nous avons montré que la réplication de crtS est cruciale pour déclencher la réplication du Chr2. Toutefois, le mécanisme moléculaire par lequel crtS contrôle la réplication du Chr2 est encore flou. Ici, nous avons combiné des approches in vivo et in vitro pour éclairer cette question.

Mots clés: Vibrio; Chromosome; Secondary chromosome; Multipartite genome; Replication; Cell cycle

Mots clés: Vibrio; Chromosome; Chromosome secondaire; Génome multipartite; Réplication; Cycle cellulaire

Domaines: Génétique

Francisco de Lemos Martins. Decrypting the Vibrio cholerae crtS site and its role on the coordinated replication of the two chromosomes. Genetics. Sorbonne Université, 2018. English. ⟨NNT : 2018SORUS126⟩. ⟨tel-02926056⟩