Projet ANR-12-BSV8-0003 – sensor : Analyse structure-fonction de senseurs de pathogène fixant des composés de tumeurs de plante
Programme : Blanc - SVSE 8 - Biochimie, biologie moléculaire et structurale (Blanc SVSE 8) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Solange MORERA (Laboratoire d'enzymologie et biochimie structurales)
Partenaires : Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires; Institut des Sciences du Végétal; Laboratoire d'Enzymologie et Biochimie Structurales
Montant : 387052.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 36 mois
Résumé : Le projet SENSOR regroupe trois équipes expertes en chimie (équipe 3), biologie moléculaire et structurale (équipe 2 et 1 respectivement) dans une étude intégrée structure-fonction de quatre senseurs clef qui appartiennent à la grande famille des « périplasmic binding proteins » (PBP) et qui sont impliquées dans la perception des composés dérivés de plante comme le GABA et les opines (résultant de la condensation d’acides aminés, d’acide organique et de sucres). Ces 4 PBS et leur ligand sont à leur tour impliqués ou potentiellement impliqués dans le quorum-sensing et la virulence) du pathogène de plante A. tumefaciens (souches C58 et B6). A. tumefaciens B6 et C58 sont des modèles dont le génome complet est disponible. The pathogène bactérien A. tumefaciens modifie génétiquement la plante hôte en transférant une partie de son ADN (l’ADN-T) de son plasmide Ti (pour tumeur inducing) dans le génome nucléaire des plantes. La prolifération des cellules de plante transformées entraîne la formation de tumeur (la maladie de la galle du collet) chez plusieurs plantes d’intérêt agronomique (peuplier, plant de tomate) et en horticulture (rose). Dans les tumeurs de plante, l’expression de l’ADN-T réoriente le métabolisme des cellules de plante vers la production d’opine qui sont utilisées par le pathogène comme des nutriments (source de C et N) et comme des signaux qui contrôlent l’expression de fonctions de virulence. Dans les cellules bactériennes, les opines stimulent la synthèse du signal quorum-sensing (QS) qui augmente l’agressivité d’Agrobacterium et active la dissémination du vecteur de virulence Ti par transfert horizontal (conjugaison). En 2009, les équipes 1 & 2 ont mis en commun leur expertise (co-direction d’une doctorante, Sara Planamente 2009-2011) pour comprendre comment A. tumefaciens C58 résout le paradoxe entre la biosynthèse, induite par les opines, et la dégradation, induite par le GABA, des signaux quorum-sensing en étudiant une PBP (Atu2422) qui fixe du GABA mais aussi d’autres acides aminés. Elles ont démontré que la proline libre (Pro), qui s’accumule dans les tumeurs de plante, fixe Atu2422, empêche l’import de GABA et donc la dégradation du signal quorum-sensing bactérien induite par le GABA. Chez A. tumefaciens, d’autres PBPs via un ABC transporteur sont impliquées dans la perception et l’importation de signaux dérivés de la plante dont les opines et le GABA. Etonnamment, aucune structure de PBP en complexe avec des opines n’a été résolue jusqu’à présent et une seule structure de PBP en complexe avec le GAG (mais cette PBP n’est pas spécifique du GABA) a récemment été publiée par les équipes impliquées dans ce projet SENSOR. Les trois PBPs fixant les opines sont NocT et AccA chez A. tumefaciens C58 et OccJ chez A. tumefaciens B6.  Celle fixant uniquement le GABA est Atu4243 chez A. tumefaciens C58. De plus, les bases de données des génomes bactériens révèlent que des orthologues putatifs de ces 4 PBPs sont présents chez plusieurs bactéries interagissant avec des plantes incluant Pseudomonas, Burkholderia et Rhizobium. Le projet SENSOR va (1) résoudre et comparer les structures moléculaires et l’affinité de ces 4 senseurs fixant les opines et le GABA, (2) évaluer leur rôle dans le quorum-sensing et la virulence d’Agrobacterium en utilisant des mutants KO appropriés et de la transcriptomique et (3) les utiliser comme référence pour définir un cluster structural et fonctionnel parmi les PBPs qui sont présentes dans les bases de données. Ce projet  permettra de créer de nouvelles connaissances dans la relation structure-fonction et la régulation de la virulence chez une des plus abondantes familles de senseurs (les PBPs) chez des bactéries pathogènes et symbiotiques. Plusieurs actions de diffusion de la culture scientifique de ces données à des scientifiques et non-scientifiques sont proposées.