Caractérisation fonctionnelle de glycérolipases de type "patatine" induites lors de la réaction d'hypersensibilité chez le tabac (Recherche de leur implication dans la biosynthèse d'oxylipines)

La libération d'acides gras à partir des lipides membranaires est à l'origine de la synthèse d'une variété de signaux et composants antimicrobiens impliqués dans les réponses de défense chez les plantes. Des travaux antérieurs au laboratoire ont conduit à l'isolement de trois cDNAs de feuille de tabac (NtPAT1, NtPAT2 et NtPAT3) similaires au gène codant la patatine, une protéine majeure du tubercule de pomme de terre qui possède une activité lipide acyle hydrolase (LAH) faible. Ces gènes sont rapidement induits lors de la réaction hypersensible (HR) au virus de la mosaïque du tabac (VMT), cette induction précédant l'accumulation de jasmonates. Une étude détaillée de la régulation des gènes NtPAT a montré qu'ils sont également induits par la bactérie E. carotovora et le champignon B. cinerea. Le traitement de feuilles par la b-mégaspermine, un éliciteur de mort cellulaire, induit fortement les gènes NtPAT dans la zone infiltrée avant l'apparition de la nécrose puis, plus tardivement, dans la zone périphérique. Dans les tissus infiltrés, l'expression de ces gènes est également associée à la production de jasmonates. Par ailleurs, les gènes NtPAT sont corégulés avec des gènes codant des enzymes du métabolisme des oxylipines comme la 9-LOX, l'a-DOX, la DES et des hydroxylases d'acides gras de type P450s. Ceci suggère l'implication des protéines NtPAT dans la libération d'acides gras permettant d'alimenter différentes branches du métabolisme des oxylipines. Pour chaque inducteur, l'expression des gènes NtPAT a lieu avec un profil parallèle à l'apparition d'une activité phospholipase A2 Dans les feuilles traitées à la b-mégaspermine, elle est également corrélée à la dégradation de phospholipides, de galactolipides et est concomitante à l'accumulation d'acides gras libres. Notre hypothèse est que ces activités sont dues principalement aux protéines NtPAT. En effet, la production des protéines recombinantes NtPAT1 et NtPAT3 chez E. coli a permis de montrer que ces enzymes possédaient une très forte activité LAH. Tout d'abord décrites comme des PLA2, elles sont en fait capables de déacyler les positions sn-1 et sn-2 de phospholipides comme de galactolipides. Elles sont par contre inactives sur les triglycérides. Bien que fortement actives sur les galactolipides, des données préliminaires, obtenues par immunolocalisation et expression de fusions à la GFP, suggèrent que les enzymes NtPAT sont cytoplasmiques. Au vu de la corrélation stricte entre l'apparition des protéines NtPAT et la dégradation massive de galactolipides pendant la HR, une hypothèse est que ces protéines sont capables d'hydrolyser l'enveloppe externe des chloroplastes à partir du cytoplasme. Cette hypothèse devra être validée par l'étude du profil métabolique de plantes incapables de produire les protéines NtPAT. De telles plantes sont actuellement en cours d'étude. Des plantes transgéniques exprimant constitutivement NtPAT3 ont également été obtenues. Celles-ci présentent une résistance accrue au VMT, ce qui conforte l'hypothèse d'un rôle des protéines NtPAT dans la résistance aux agents pathogènes.The release of fatty acids from membrane lipids is at the origin of the biosynthesis of an array of signals and antimicrobial derivatives in plant defense. The enzymes catalyzing this hydrolytic step are poorly characterized. Previous work done in our laboratory has led to the isolation of three tobacco genes (NtPAT1, NtPAT2 and NtPAT3) related to the patatin, a major protein from the potato tuber that displays weak lipolytic activity. These genes are rapidly induced during the hypersensitive response (HR) to tobacco mosaic virus, in advance to jasmonate accumulation. A detailed study of the regulation of NtPAT genes showed that these genes are also induced after infection by the bacterium E. carotovora and the fungi B. cinerea. The treatment with b-megaspermin, a cell death-inducing protein elicitor also induced NtPAT genes which are then rapidly expressed in the infiltrated zone before the appearance of necrosis and in the surrounding area with some delay. In the infiltrated tissue, NtPAT gene expression is associated with the accumulation of the two jasmonates, OPDA and JA. In elicitor treated leaves, NtPAT gene are corregulated with several genes encoding proteins involved in oxylipin metabolism such as 9-LOX, a-DOX, DES and some P450s fatty acid hydroxylases. This suggests that NtPAT proteins are involved in providing fatty acids for different oxylipins biosynthetic pathways. In each challenge, NtPAT gene expression also appears with a profile parallel to the appearance of PLA2 activity. In b-megaspermin treated leaves it is also correlated with the degradation of phospholipids and galactolipids, and the accumulation of free fatty acids. We hypothesised that NtPAT proteins are mostly responsible for these activities. Indeed, recombinant expression in E. coli showed that NtPAT1 and NtPAT3 encode proteins with huge lipolytic activity. First described as PLA2, NtPAT proteins are in fact able to cleave both sn-1 and sn-2 positions of phospholipids and galactolipids, but are completely inactive on storage triglycerides. Although they are strongly active on galactolipids, the preliminary results we obtained on the sub-cellular localization of NtPAT, using both immunolocalization and GFP fusion proteins, suggest that these proteins are cytosolic. As galactolipids are only present in the chloroplasts and NtPAT proteins are expressed while the massive galactolipid consumption occurs during the HR, one hypothesis is that these proteins are able to hydrolyze the chloroplastic outer membrane starting from the cytosol. Fatty acids released in this case could supply the chloroplastic 13-LOX pathway but may also supply the cytoplasmic 9-LOX pathway as can do fatty acids released from other membranes. This hypothesis will only be validated by metabolic profiling of transgenic plants depleted in NtPAT proteins. Such plants are currently being studied. Transgenic plants overexpressing NtPAT3 have also been obtained. These plants display increased resistance to tobacco mosaic virus reinforcing the involvement of NtPAT proteins in resistance against pathogens.STRASBOURG-Sc. et Techniques (674822102) / SudocSudocFranceF

Des dérivés d’acides gras dans la résistance des plantes aux attaques microbiennes : à la recherche d’acyle hydrolases impliquées dans la synthèse des oxylipines

Les plantes sont soumises constamment à des agressions multiples, provenant d’attaques par une grande variété de virus, bactéries, champignons, nématodes, ou encore d’herbivores. Face à cette pression, et devant l’impossibilité de fuir ces conditions hostiles, les plantes ont développé des systèmes de détection sophistiqués leur permettant d’opposer le plus souvent un état de résistance. L’agriculture a, de tous temps, cherché à associer aux qualités agronomiques des plantes cultivées les propriétés de résistance aux maladies de leurs parents sauvages. Les recherches actuelles visent une meilleure compréhension des mécanismes de défense naturels des plantes pour développer de nouvelles méthodes de lutte. Quand l’agresseur surmonte les barrières préexistantes à l’attaque, certaines plantes mettent en place, après une étape critique de reconnaissance, une cascade d’événements cellulaires complexes aboutissant à la résistance, et connue sous le nom de réaction d’hypersensibilité, ou RH (figure 1). La RH est caractérisée par la mort programmée des premières cellules infectées puis par l’induction d’altérations métaboliques intenses dans les tissus entourant les lésions nécrotiques [1]. Ces réponses de défense comprennent notamment : - un renforcement des parois végétales par le dépôt de polysaccharides, de composés phénoliques insolubles et de protéines; - la stimulation de voies métaboliques secondaires, certaines conduisant à la synthèse de composés antimicrobiens appelés phytoalexines; - la synthèse d’un large spectre de protéines de défense attaquant directement les structures du microorganisme, en général leurs parois ou membranes cellulaires. Cette superposition de réponses de la plante résulte généralement en un confinement de l’agent pathogène inducteur au niveau du site d’attaque [2]. Cette résistance locale est également accompagnée d’un phénomène appelé « résistance systémique acquise » (SAR) et procurant une protection durable, et à large spectre, à l’ensemble de la plante envers une infection secondaire. La perception spécifique par la plante d’un agresseur de type biotique (c’est-à-dire se nourrissant sur des cellules végétales vivantes) nécessite la présence simultanée d’un gène d’avirulence chez le parasite et celle d’un gène de résistance chez la plante (figure 1). En cas d’absence de l’un ou l’autre de ces gènes, la reconnaissance nécessaire à la RH n’a pas lieu, et la maladie se développe. D’autres types de microbes sont qualifiés de nécrotrophes, car leur stratégie de colonisation implique la secrétion de toxines et d’enzymes de macération qui tuent les cellules végétales et dégradent leurs structures avant de s’en nourrir. La reconnaissance de l’agresseur par l’hôte déclenche une série de processus cellulaires rapides incluant notamment des flux d’ions, des phosphorylations, et la production de formes activées de l’oxygène. Ces réponses ne seront pas décrites ici (revue in [3, 4]). La séquence précise des réactions déclenchant la mort cellulaire restemystérieuse, comme l’est la relation de cette mort avec la production de signaux secondaires de défense

Des dérivés d’acides gras dans la résistance des plantes aux attaques microbiennes : à la recherche d’acyle hydrolases impliquées dans la synthèse des oxylipines

Les plantes sont soumises constamment à des agressions multiples, provenant d’attaques par une grande variété de virus, bactéries, champignons, nématodes, ou encore d’herbivores. Face à cette pression, et devant l’impossibilité de fuir ces conditions hostiles, les plantes ont développé des systèmes de détection sophistiqués leur permettant d’opposer le plus souvent un état de résistance. L’agriculture a, de tous temps, cherché à associer aux qualités agronomiques des plantes cultivées les propriétés de résistance aux maladies de leurs parents sauvages. Les recherches actuelles visent une meilleure compréhension des mécanismes de défense naturels des plantes pour développer de nouvelles méthodes de lutte. Quand l’agresseur surmonte les barrières préexistantes à l’attaque, certaines plantes mettent en place, après une étape critique de reconnaissance, une cascade d’événements cellulaires complexes aboutissant à la résistance, et connue sous le nom de réaction d’hypersensibilité, ou RH (figure 1). La RH est caractérisée par la mort programmée des premières cellules infectées puis par l’induction d’altérations métaboliques intenses dans les tissus entourant les lésions nécrotiques [1]. Ces réponses de défense comprennent notamment : - un renforcement des parois végétales par le dépôt de polysaccharides, de composés phénoliques insolubles et de protéines; - la stimulation de voies métaboliques secondaires, certaines conduisant à la synthèse de composés antimicrobiens appelés phytoalexines; - la synthèse d’un large spectre de protéines de défense attaquant directement les structures du microorganisme, en général leurs parois ou membranes cellulaires. Cette superposition de réponses de la plante résulte généralement en un confinement de l’agent pathogène inducteur au niveau du site d’attaque [2]. Cette résistance locale est également accompagnée d’un phénomène appelé « résistance systémique acquise » (SAR) et procurant une protection durable, et à large spectre, à l’ensemble de la plante envers une infection secondaire. La perception spécifique par la plante d’un agresseur de type biotique (c’est-à-dire se nourrissant sur des cellules végétales vivantes) nécessite la présence simultanée d’un gène d’avirulence chez le parasite et celle d’un gène de résistance chez la plante (figure 1). En cas d’absence de l’un ou l’autre de ces gènes, la reconnaissance nécessaire à la RH n’a pas lieu, et la maladie se développe. D’autres types de microbes sont qualifiés de nécrotrophes, car leur stratégie de colonisation implique la secrétion de toxines et d’enzymes de macération qui tuent les cellules végétales et dégradent leurs structures avant de s’en nourrir. La reconnaissance de l’agresseur par l’hôte déclenche une série de processus cellulaires rapides incluant notamment des flux d’ions, des phosphorylations, et la production de formes activées de l’oxygène. Ces réponses ne seront pas décrites ici (revue in [3, 4]). La séquence précise des réactions déclenchant la mort cellulaire restemystérieuse, comme l’est la relation de cette mort avec la production de signaux secondaires de défense

Dimerization of the Vacuolar Receptors AtRMR1 and -2 from Arabidopsis thaliana Contributes to Their Localization in the trans-Golgi Network

In Arabidopsis thaliana, different types of vacuolar receptors were discovered. The AtVSR (Vacuolar Sorting Receptor) receptors are well known to be involved in the traffic to lytic vacuole (LV), while few evidences demonstrate the involvement of the receptors from AtRMR family (Receptor Membrane RING-H2) in the traffic to the protein storage vacuole (PSV). In this study we focused on the localization of two members of AtRMR family, AtRMR1 and -2, and on the possible interaction between these two receptors in the plant secretory pathway. Our experiments with agroinfiltrated Nicotiana benthamiana leaves demonstrated that AtRMR1 was localized in the endoplasmic reticulum (ER), while AtRMR2 was targeted to the trans-Golgi network (TGN) due to the presence of a cytosolic 23-amino acid sequence linker. The fusion of this linker to an equivalent position in AtRMR1 targeted this receptor to the TGN, instead of the ER. By using a Bimolecular Fluorescent Complementation (BiFC) technique and experiments of co-localization, we demonstrated that AtRMR2 can make homodimers, and can also interact with AtRMR1 forming heterodimers that locate to the TGN. Such interaction studies strongly suggest that the transmembrane domain and the few amino acids surrounding it, including the sequence linker, are essential for dimerization. These results suggest a new model of AtRMR trafficking and dimerization in the plant secretory pathway

Chloroplast Biogenesis Controlled by DELLA-TOC159 Interaction in Early Plant Development

Chloroplast biogenesis, visible as greening, is the key to photoautotrophic growth in plants. At the organelle level, it requires the development of non-photosynthetic, color-less proplastids to photosynthetically active, green chloroplasts at early stages of plant development, i.e., in germinating seeds. This depends on the import of thousands of different preproteins into the developing organelle by the chloroplast protein import machinery [1]. The preprotein import receptor TOC159 is essential in the process, its mutation blocking chloroplast biogenesis and resulting in albino plants [2]. The molecular mechanisms controlling the onset of chloroplast biogenesis during germination are largely unknown. Germination depends on the plant hormone gibberellic acid (GA) and is repressed by DELLA when GA concentrations are low [3, 4]. Here, we show that DELLA negatively regulates TOC159 protein abundance under low GA. The direct DELLA-TOC159 interaction promotes TOC159 degradation by the ubiquitin/proteasome system (UPS). Moreover, the accumulation of photosynthesis-associated proteins destined for the chloroplast is downregulated posttranscriptionally. Analysis of a model import substrate indicates that it is targeted for removal by the UPS prior to import. Thus, under low GA, the UPS represses chloroplast biogenesis by a dual mechanism comprising the DELLA-dependent destruction of the import receptor TOC159, as well as that of its protein cargo. In conclusion, our data provide a molecular framework for the GA hormonal control of proplastid to chloroplast transition during early plant development

Conductivity via Thermally Induced Gap-States in a Polyoxometalate Thin Layer

International audienceWe report a study of alpha-[P2W18O62]6-, Wells-Dawson polyoxometalate layers deposited on ITO coated glass substrates. A variety of techniques has been used including atomic force microscopy for surface topography characterization, current mapping and current-voltage characteristics, X-ray photoemission spectroscopy for chemical analysis, UV-visible photoemission spectroscopy for determination of band line-ups and energy dispersive X-ray reflectivity for determination of layer thicknesses and scattering length densities. The conditions of film deposition and subsequent thermal annealing strongly affect the film characteristics. In particular, we show that nanostriped films a few tens of nm thick can be obtained in a reproducible manner and that such structuring is accompanied by the appearance of gap-states and by a switch from an insulating to a conductive state. Current-voltage characteristics demonstrate that highly ordered films of K 6 [P 2 W 18 O 62 ] allow electron flow only from ITO to [P2W18O62]6-, thus showing a rectifying effect. Finally, we integrate the POM layer 2 into an organic photovoltaic device and show the conduction through it thanks to favorable band alignment between ITO, the gap states and the active photovoltaic layers

Rare and unique adaptations to cancer in domesticated species : an untapped resource?

Strong and ongoing artificial selection in domestic animals has resulted in amazing phenotypic responses that benefit humans, but often at a cost to an animal's health, and problems related to inbreeding depression, including a higher incidence of cancer. Despite high rates of cancer in domesticated species, little attention has been devoted to exploring the hypothesis that persistent artificial selection may also favour the evolution of compensatory anticancer defences. Indeed, there is evidence for effective anti-cancer defences found in several domesticated species associated with different cancer types. We also suggest that artificial selection can favour the “domestication” of inherited oncogenic mutations in rare instances, retaining those associated to late and/or less aggressive cancers, and that by studying these seemingly rare anticancer adaptations, novel cancer treatments may be found

In vitro assessment of cobalt oxide particle dissolution in simulated lung fluids for identification of new decorporating agents

International audienc

Rare and unique adaptations to cancer in domesticated species: An untapped resource?

Strong and ongoing artificial selection in domestic animals has resulted in amazing phenotypic responses that benefit humans, but often at a cost to an animal's health, and problems related to inbreeding depression, including a higher incidence of cancer. Despite high rates of cancer in domesticated species, little attention has been devoted to exploring the hypothesis that persistent artificial selection may also favour the evolution of compensatory anticancer defences. Indeed, there is evidence for effective anti-cancer defences found in several domesticated species associated with different cancer types. We also suggest that artificial selection can favour the "domestication" of inherited oncogenic mutations in rare instances, retaining those associated to late and/or less aggressive cancers, and that by studying these seemingly rare anticancer adaptations, novel cancer treatments may be found