Stage:52

From Master 2 Recherche Biosciences Végétales

There is currently no text in this page. You can search for this page title in other pages, search the related logs, or edit this page.

Perception des signaux symbiotiques par les récepteurs kinases à domaines LysM (LysM-RLKs)

Laboratoire d'accueil : LIPM INRA/CNRS
Equipe d'accueil : Clare Gough/Julie Cullimore
Encadrant(e)(s) : Julie Cullimore, Julie.Cullimore@toulouse.inra.fr , Tel: 05 61 28 55 13

Contexte scientifique et objectifs

Les facteurs Nod sont des signaux symbiotiques produits par les bactéries de type rhizobia et essentiels pour le développement de la symbiose fixatrice d’azote chez les légumineuses. Ces molécules, de nature lipochitooligosaccharidique (LCO), identifiées pour la première fois au laboratoire, ont trouvé des applications agronomiques, en collaboration avec EMD CropBioscience, pour améliorer le rendement des légumineuses de grande culture. Par ailleurs, les champignons pathogènes produisent des chitooligosaccharides (COs), qui induisent des réponses de défense. L’activité biologique des LCOs et des COs chez les plantes fait intervenir pour leurs perceptions des récepteurs kinases à domaines LysM (LysM-RLKs) ou d’autres protéines LysM (LYM), codées par une famille multigénique (Arrighi et al. 2006). Une question clé pour l’extension de l’utilisation des LCOs en agronomie, que notre équipe étudie, est de déterminer comment la plante discrimine les signaux symbiotiques des signaux pathogènes au moyen de protéines de la même famille.
Les études récentes de la perception de COs chez le riz et Arabidopsis ont montré que les régions extracellulaires contenant les domaines LysM peuvent être utilisés pour analyser les interactions entre les COs et les protéines LysM (Petutschnig et al. 2010; Shimizu et al. 2010). Le stage aura comme objectif d’étudier la spécificité de perception des LCOs par les récepteurs symbiotiques chez Medicago truncatula selon une approche similaire. La légumineuse modèle M. truncatula contient 25 protéines LysM, dont NFP (NOD FACTOR PERCEPTION) et LYK3 (LYSIN MOTIF RECEPTOR-LIKE KINASE 3) qui jouent des rôles essentiels dans la reconnaissance de la bactérie via la structure de leurs facteurs Nod (Arrighi et al. 2006; Smit et al. 2007). Nous avons montré que NFP possède un domaine « kinase mort » mais que le domaine kinase de LYK3 s’autophosphoryle et interagit avec une protéine régulatrice (Arrighi et al., 2006; Mbengue et al. 2010; Klaus-Heisen et al. sousmis). Le stagiaire étudiera les interactions entre NFP, LYK3 et les LCOs/COs (en utilisant des régions extracellulaires) afin de déterminer les relations éventuelles entre la spécificité de reconnaissance et la capacité de différentes souches de rhizobia ou de LCOs/COs à activer l’autophosphorylation de LYK3 in planta. Ce travail pourra se prolonger au travers d’un projet de thèse visant à étudier la perception des LCOs/COs par la famille LysM chez M. truncatula.

Projet

1. Interaction entre les régions extracellulaires de NFP (NFP-ER), LYK3 (LYK3-ER) avec les LCOs/COs
Les constructions seront générées afin d’exprimer NFP-ER et LYK3-ER chez les feuilles de Nicotiana benthamiana. Ce système d’expression hétérologue permet la production rapide et en quantité des protéines d’intérêt. Les colonnes d’affinité avec les COs ou LCOs seront utilisées afin de déterminer une liaison ligand-récepteur; la spécificité sera établie par compétition avec les COs et LCOs produits par les microbes symbiotiques et pathogènes.

2. Interaction entre les protéines.
La formation des homo- ou hetero- oligomers de NFP-ER et LYK3-ER seront étudié par co-immunoprécipitation des protéines produites dans la première partie du projet et aussi par le système double-hybride chez la levure.

3. Activation de LYK3 par les rhizobia et les LCOs/COs
La phosphorylation de la partie kinase de LYK3 ralenti la migration électrophorétique de la protéine lors de son analyse en SDS-PAGE (Klaus-Heisen et al. sousmis). L’activation du récepteur in vivo par les souches de rhizobia produisant des facteurs Nod de structures variés et par les LCOs/COs purifiés sera analysée. Les expériences seront réalisées à partir d’une lignée de M. truncatula exprimant LYK3 avec une étiquette FLAG permettant de détecter la protéine par western blot.

Techniques

Biologie moléculaire: clonage, production de plantes transgéniques, double hybride chez la levure.
Biochimie: purification de protéines, co-immunoprécipitation, gel électrophorèse, Western blotting, interactions récepteur-ligand.

(les souches de rhizobia, les LCOs/COs, les colonnes d’affinité et une lignée transgénique LYK3-FLAG sont disponibles pour le projet).

Références

Arrighi et al. (2006) Plant Physiol 142: 265-279.
Mbengue et al. (2010) Plant Cell, in press.
Petutschnig et al. (2010) J. Biol. Chem. in press.
Shimuzu et al. (2010) Plant J. in press.
Smit et al. (2007) Plant Physiol 145: 183-191.