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Stage:40
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes UMR CNRS-INRA 2594/441, BP52627, 31326 Castanet-Tolosan
Equipe d'accueil : Signaux symbiotiques et leur perception/transduction (Clare Gough/Julie Cullimore)
Encadrant(e)(s) : Christine Hervé ( 05 61 28 53 22 Christine.Herve@toulouse.inra.fr)
Caractérisation de l’interaction entre MtPUB1 et DMI2, un récepteur essentiel à la mise en place des processus symbiotiques chez Medicago truncatula
De nombreuses plantes terrestres vivent en association avec des bactéries ou des champignons, et ensemble ils établissent des échanges à bénéfices réciproques. Ce sont les symbioses. Les légumineuses sont capables notamment de développer des endosymbioses avec des bactéries du sol du type Rhizobium qui fixent l’azote atmosphérique au sein d’organes spécifiques qui se forment sur les racines, les nodules. L’établissement de cette symbiose nécessite un véritable dialogue moléculaire entre les partenaires. Les Rhizobium produisent des signaux symbiotiques appelés facteurs Nod (NFs). Ces signaux sont perçus par la plante : ils contrôlent la spécificité d’hôte et sont nécessaires à la mise en place de l’organogénèse des nodules et leur infection. Par des approches génétiques des gènes de légumineuses impliqués dans la perception et la transduction de ces signaux ont été identifiés (Oldroyd and Downie, 2008). Plusieurs d’entre eux codent des protéines transmembranaires ayant une structure similaire à un récepteur. Un criblage double-hybride chez la levure d’une banque de cDNA issue de poils racinaires traités aux NFs a permis d’isoler une protéine MtPUB1 (Medicago truncatula Plant Ubox protein) interagissant avec la partie cytoplasmique des récepteurs DMI2 et LYK3. La caractérisation de l’intéraction entre MtPUB1 et LYK3 a fait l’objet d’une thèse dans notre équipe. MtPUB1 est induit précocement en réponse aux NFs et son implication dans la nodulation a été démontrée lors d’expériences de surexpression de la protéine MtPUB1 et de RNAi (Mbengue et al, soumis).
L’objectif de ce stage est de caractériser plus précisément l’interaction entre DMI2 et MtPUB1:
- De part la nature des protéines en question des tests in vitro de trans-phosphorylation de MtPUB1 par le domaine kinase de DMI2 seront réalisés ainsi que des tests d’ubiquitination du récepteur DMI2 par MtPUB1.
- Afin de démontrer une liaison génétique entre DMI2 et MtPUB1 lors des processus de nodulation, des expériences de surexpression de MtPUB1 et/ou de RNAi dans une lignée mutante de Medicago truncatula contenant un allèle faible de DMI2 seront réalisées par transformation avec A. rhizogenes. L’effet de ces constructions sera analysé lors des processus symbiotiques.
Les résultats obtenus permettront d’approfondir le rôle de MtPUB1 dans les processus de nodulation. Cela devrait déboucher à moyen terme sur des études plus fines de MtPUB1 au cours des processus symbiotiques.
Techniques utilisées:
Production de protéine recombinante chez E. coli, test de phosporylation et d’ubiquitination in vitro; culture in vitro, transformation de Medicago truncatula par A. rhizogenes, analyse des processus de nodulation, cytologie, microscopie.
Références bibliographiques:
Oldroyd GED and Downie JA (2008). Coordinating nodule organogenesis with rhizobial infection in legumes. Annu. Rev. Plant Biol. 59:519-546.
Benoit Lefebvre, Ton Timmers, Malick Mbengue, Sandra Moreau, Christine Hervé, Katalin Tóth, Joana Bittencourt-Silvestre, Dörte Klaus, Laurent Deslandes, Laurence Godiard, Jeremy D. Murray, Michael K. Udvardi,Sylvain Raffaele, Sebastien Mongrand, Julie Cullimore, Pascal Gamas, Andreas Niebel, and Thomas Ott (2010). A remorin protein interacts with symbiotic receptors and regulates bacterial infection. PNAS, 107: 2343- 2348.
Malick Mbengue, Sylvie Camut, Fernanda de Carvalho-Niebel, Laurent Deslandes, Solène Froidure, Dörte Klaus, Sandra Moreau, Susana Rivas, Christine Hervé, Julie Cullimore, and Benoit Lefebvre (soumis). The Medicago truncatula E3 ubiquitin ligase, MtPUB1, interacts with the LYK3 symbiotic receptor and negatively regulates nodulation.