Etude physiologique et moleculaire de la reponse au stress osmotique chez sinorhizobium meliloti : caracterisation des genes impliques dans la biosynthese et le transport de la glycine betaine

par Éric Boncompagni

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie

Sous la direction de Daniel Le Rudulier.

Soutenue en 1997

à Nice .

mots clés

Résumé

L'accumulation intracellulaire de la glycine betaine chez s. Meliloti est obtenue par deux mecanismes distincts : soit un transport de choline exogene suivi d'une oxydation en deux etapes impliquant la glycine betaine aldehyde comme intermediaire, soit un transport actif de la glycine betaine exogene. La caracterisation moleculaire du systeme de biosynthese (locus beticba) et d'un systeme de transport (locus prou) fait l'objet de ce travail. Le locus bet comprend quatre genes organises en operon : beti code une proteine regulatrice, betc une choline sulfatase qui permet l'utilisation de la choline-o-sulfate comme precurseur de la choline, betb une betainal deshydrogenase et beta une choline deshydrogenase. Si des proteines homologues a beti, betb et beta ont deja ete identifiees chez e. Coli, betc est caracterise pour la premiere fois. La choline-o-sulfate est une source potentielle de carbone, d'azote et de soufre pour la bacterie. La construction de mutants, par insertion de cassette et du transposon tn5, et de fusions transcriptionnelles lacz a ete realisee. In vitro, la choline et la choline-o-sulfate exogenes induisent specifiquement l'expression de beta et de betb. Des etudes, in planta, montrent aussi une expression de ces fusions au cours des differentes etapes du processus de nodulation, dans les cordons d'infection et dans la zone active de fixation de l'azote chez les nodosites matures. La recherche des systemes de biosynthese, de transport et de catabolisme de la glycine betaine a ete etendue a d'autres rhizobiacees. La betaine joue un role primordial comme source nutritionnelle et, plus accessoirement, comme molecule osmoprotectrice chez la plupart des especes etudiees, a l'exception de bradyrhizobium japonicum. Le clonage d'un systeme de transport de la glycine betaine de type abc (prou-like) a ete realise par l'utilisation d'une approche pcr. La proteine atpasique prov, la plus conservee, presente 55 % d'identite avec la proteine equivalente d'e. Coli ; toutefois, elle est nettement plus courte (275 acides amines au lieu de 400). La proteine periplasmique prox est la moins conservee ; la taille et le point isoelectrique calcules sont conformes aux valeurs obtenues experimentalement. La proteine hydrophobe prow, montre une deletion des 50 premiers acides amines par rapport aux proteines du meme type. La presence d'autres systemes de transport de la glycine betaine n'a pas permis de mettre en evidence une reduction de l'osmotolerance des mutants presentant des insertions de cassette dans chacun des genes du locus prou. Ce locus, comme le locus bet, est situe sur le chromosome et non sur les megaplasmides psym. Enfin, des mutations dans ces regions n'affectent ni la capacite de nodulation, ni l'activite fixatrice d'azote des plantes hotes.

Titre traduit

Physiological and molecular analysis of osmotic responses in sinorhizobium meliloti : characterization of genes involved in glycine betaine biosynthesis and transport

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