Buchnera - master EBE
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Acquisition de gènes symbiotiques par transfert horizontal de gène chez les Aphidés Naruo Nikoh and Atsushi Nakabachi Acyrthosiphon pisum • Puceron du pois • Parasite de nombreuses plantes cultivées ou sauvages • 2,5 à 4,4 mm de long Buchnera aphidicola • Gamma protéobactérie, famille des entérobactéries • Endosymbiote obligatoire • Transmission maternelle • Bactériocytes Introduction • Nombreuses transmissions verticales de Buchnera à travers les générations • Évolution du mutualisme : ni l’un ni l’autre ne peut se reproduire en absence de l’autre – Absence de prolifération de Buchnera – Retard de croissance et stérilité pour le puceron • Apport de nutriments essentiels non synthétisés par le puceron • Co-évolution avec l’hôte -> perte de gènes indispensables à la vie de la bactérie Introduction • Autres bactéries intracellulaires transmises par la mère = « symbiotes secondaires » : – Rickettsia – Spiroplasma – Gamma-protéobactéries • Partagés entre des lignées d’insectes divergentes • Acquisition de fragments génomiques au cours de l’évolution Introduction • Ancienne étude : – Identification de gènes fortement exprimés dans bactériocytes • 2 gènes : ADNc (R2C00214 et R2C00193) – homologie avec gènes procaryotes mais pas avec gènes de Buchnera – Southern blot : encodés dans le génome du puceron • Cette étude : – Analyse détaillée de ces gènes • Position phylogénétique • Structure des domaines • Expression des profils -> histoire évolutionnaire et rôles fonctionnels Résultats • Dans cette étude : 2 gènes : – R2C00214 : une seule séquence (AB435382) – R2C00193 : 2 séquences (AB435384 et AB435385) • Bases de données R2C00214 – AB435382 R2C00193 – AB435384 R2C00193 – AB435385 Résultats • 2 gènes étudiés : – R2C00214 codant pour LdcA – R2C00193 codant pour rlpA • Ils ont étudiés : – Séquence des protéines – Domaine de structure de la protéine LD carboxypeptidase (R2C00214) LD carboxypeptidase (R2C00214) Rare lipoprotéine A = rlpA (R2C00193) Rare lipoprotéine A = rlpA (R2C00193) • 3 exons / 2 introns • Structure chimérique -> remaniement d’exon portant sur des éléments procaryotes et eucaryotes. Résultats • Etude de l’acquisition de ces gènes par des transferts de gènes : – Phylogénie de LdcA – Phylogénie de rlpA • Etude du niveau d’expression des deux protéines Phylogénie de LdcA Phylogénie de LdcA • Acquisition du gène de LdcA chez le puceron par transfert latéral de gène de Wolbachia ou d’autres bactéries rickettsies, symbiotes intracellulaires d’insectes • Acquisition chez les ancêtres du puceron et champignon du gène de LdcA à partir de bactéries issues de lignées différentes Phylogénie de rlpA • Basée sur l’alignement des domaines DPBB chez 3 espèces de pucerons et des bactéries • Résultats sans grand soutien statistique • rlpA non présente chez eucaryotes, sauf pucerons • Acquisition du gène de rlpA chez l’ancêtre de ces 3 espèces de pucerons par transfert de gène d’une bactérie Niveaux d’expression de LdcA et rlpA • Protéines activement transcrites dans bactériocytes • LdcA : 11,6 fois plus abondante dans bactériocytes • rlpA : 154 fois plus abondante dans bactériocytes • Rôle important dans le maintien de la relation symbiotique avec le mutualiste obligatoire, Buchnera Discussion • Gènes (LdcA, rlpA) codés dans le génome du puceron, fortement exprimés dans les bactériocytes -> sensiblement similaires à des gènes bactériens (LdcA et rlpA) -> transfert de gènes bactériens • Orthologues de ces gènes absents chez Buchnera -> LdcA et rlpA aident à la survie de Buchnera Discussion • LdcA = enzyme requise pour recycler le peptidoglycane -> rôle essentiel dans la survie bactérienne -> puceron contrôle la prolifération de Buchnera • rlpA : rôle fonctionnel chez les bactéries pas très bien connu • rlpA fortement exprimée dans les bactériocytes -> gène essentiel pour Buchnera Conclusion • Acquisition de gènes bactériens chez le puceron par transfert de gène afin de maintenir la bactérie mutualiste obligatoire, Buchnera • Analyse phylogénétique : gène dérivé d’une rickettsie proche de Wolbachia • Intérêt : – Gènes conservent leur fonctionnalité – Forte expression dans les bactériocytes Merci pour votre attention
