- Stage:107 - Master 2 Recherche Biosciences Végétales

Stage:107

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Analyse structure-activité d’une protéine affine pour les signaux symbiotiques chez Medicago truncatula


Laboratoire d'accueil : LIPM
Equipe d'accueil : Signaux symbiotiques et leur perception transduction
Encadrant(e)(s) : Jean-Jacques Bono, Jean-Jacques.Bono@toulouse.inra.fr et Julie Cullimore, Julie.cullimore@toulouse.inra.fr

Les lipo-chitooligosaccharides (LCOs), qui comprennent les facteurs de nodulation (facteurs Nod) et les facteurs de mycorhization (facteurs Myc), constituent des signaux microbiens importants dans l’établissement des endosymbioses racinaires (Gough and Cullimore, 2011). Ils présentent une structure de base commune, constituée d’un squelette d’oligochitine, résultant de l’enchaînement de résidus de N-Acétyl-Glucosamine en liaison ?1-4, N-acylé à son extrémité non réductrice par une chaîne grasse. Les facteurs Nod se distinguent des facteurs Myc par une diversité des substitutions chimiques portées par le squelette d’oligochitine et une plus grande variabilité de la chaîne grasse en terme de longueur et de nombre d’insaturations, qui sont à l’origine de la spécificité d’hôte observée entre une légumineuse donnée et son symbiote. Les facteurs Nod et les facteurs Myc sont structuralement apparentés aux chitooligosaccharides COs produits par les champignons pathogènes, qui sont de puissants éliciteurs des réactions de défense chez les plantes.
Les légumineuses ont la particularité d’interagir avec des symbiotes (bactéries fixatrices d’azote et champignons mycorhiziens à arbuscules) ou avec des agents pathogènes racinaires via la perception de leurs signaux LCOs et COs. La reconnaissance sélective de ces signaux leur permet ainsi de discriminer leurs « amis » de leurs « ennemis » et de développer la réponse adaptée. L’approche biochimique menée au laboratoire chez différentes légumineuses a mis en évidence un site de liaison d’affinité élevée pour les facteurs Nod (Niebel et al., 1997; Gressent et al., 1999; Gressent et al., 2002; Hogg et al., 2006) appelé Nod factor Binding Site 2 (NFBS2). Ce site, associé aux fractions membranaires de cellules en culture, a été caractérisé en détail chez M. truncatula et son étude a révélé qu’il était spécifique de la structure lipo-chitooligosaccharidique et qu’il ne correspondait pas aux récepteurs des facteurs Nod identifiés par l’approche génétique. Récemment la protéine affine a été identifiée. Il devient maintenant possible d’étudier les bases moléculaires de la reconnaissance des LCOs afin de mieux comprendre les mécanismes de perception de ces signaux d’importance agronomique et environnementale.
Les recherches proposées ont pour objectif d’identifier les résidus engagés dans l’interaction physique entre NFBS2 et les LCOs et notamment ceux à l’origine de la reconnaissance spécifique des LCOs : facteurs Nod et facteurs Myc. Les stratégies mises en œuvre feront appel aux approches de biochimie développées pour l’étude des interactions récepteur/ligand (expériences de liaison à l’équilibre, photomarquage par affinité et analyse par spectrométrie de masse, modélisation moléculaire) couplée à des approches de biologie moléculaire (mutagenèse dirigée, gain de fonction etc). L’ensemble du travail bénéficiera du soutien de nos collaborateurs chimistes, pour l’obtention des composés nécessaires à l’étude, et de la plateforme protéomique de Toulouse Midi-Pyrénées pour les analyses de spectrométrie de masse.