Regulation of Differentiation of Nitrogen-Fixing Bacteria by Microsymbiont Targeting of Plant Thioredoxin s1

Autor: Marie M Larousse, Geneviève Alloing, Julie Hopkins, Pierre P Frendo, Sofiane Sm Benyamina, Jérémy Couturier, Pascal Gamas, Nicolas Rouhier, Claude Castella, Fabien Baldacci-Cresp, Olivier Pierre, Françoise Montrichard, Annie Lambert, Carolina Werner Cw Ribeiro, Julie Cazareth, Peter Mergaert, Eric Boncompagni
Přispěvatelé: Institut Sophia Agrobiotech (ISA), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (IPMC), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA), Interactions Arbres-Microorganismes (IAM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université de Lorraine (UL), Intéractions Plantes-Bactéries (PBI), Département Microbiologie (Dpt Microbio), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interactions plantes-microorganismes et santé végétale, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Recherche en Horticulture et Semences (IRHS), AGROCAMPUS OUEST, Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université d'Angers (UA), Conselho Nacional de Desenvolvimento Cientifico e Tecnologico (Brazil), French Ministere de l'Enseignement Superieur et de la Recherche, Institut National de la Recherche Agronomique, Centre National de la Recherche Scientifique, University of Nice-Sophia Antipolis, French Government (Agence Nationale de la Recherche [ANR]) : ANR-11-LABX-0028-01 ANR, Investissements d'Avenir program, ANR-11-LABX-0002-01, ANR-11-LABX-0028,SIGNALIFE,Réseau d'Innovation sur les Voies de Signalisation en Sciences de la Vie(2011), Institut Sophia Agrobiotech [Sophia Antipolis] (ISA), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université de Lorraine (UL)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université d'Angers (UA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST, ANR: 11-LABX-0028,SIGNALIFE,Réseau d'Innovation sur les Voies de Signalisation en Sciences de la Vie(2011), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), Institut Sophia Agrobiotech [Sophia Antipolis] ( ISA ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Nice Sophia Antipolis ( UNS ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire ( IPMC ), Université Nice Sophia Antipolis ( UNS ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Interactions Arbres-Microorganismes ( IAM ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université de Lorraine ( UL ), Intéractions Plantes-Bactéries ( PBI ), Département Microbiologie ( Dpt Microbio ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Institut de Recherche en Horticulture et Semences ( IRHS ), Université d'Angers ( UA ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AGROCAMPUS OUEST, ANR : LABEX SIGNALIFE,ANR-11-LABX-0028-01
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2016
Předmět:
0106 biological sciences
0301 basic medicine
Nitrogen-Fixing Bacteria
animal structures
[SDV]Life Sciences [q-bio]
nodule cysteine-rich peptides
01 natural sciences
bacteroids
General Biochemistry
Genetics and Molecular Biology
thioredoxins
Rhizobia
disulfide bond reduction
nitrogen-fixing symbiosis
03 medical and health sciences
Gene Expression Regulation
Plant
Medicago truncatula
Gene silencing
Endoreduplication
Cysteine
Symbiosis
Gene
Sinorhizobium meliloti
[ SDV ] Life Sciences [q-bio]
biology
food and beverages
differentiation
biology.organism_classification
Peptide Fragments
030104 developmental biology
Biochemistry
redox state
thiol modifications
Ectopic expression
Thioredoxin
General Agricultural and Biological Sciences
Root Nodules
Plant
010606 plant biology & botany
Signal Transduction
Zdroj: Current Biology-CB
Current Biology-CB, Elsevier, 2016, 27 (2), pp.250-256. ⟨10.1016/j.cub.2016.11.013⟩
Current Biology-CB, Elsevier, 2016, ⟨10.1016/j.cub.2016.11.013⟩
Current Biology-CB, 2016, 27 (2), pp.250-256. ⟨10.1016/j.cub.2016.11.013⟩
Current Biology-CB, Elsevier, 2016, 〈10.1016/j.cub.2016.11.013〉
ISSN: 0960-9822
1879-0445
DOI: 10.1016/j.cub.2016.11.013⟩
Popis: International audience; Legumes associate with rhizobia to form nitrogen (N2)-fixing nodules, which is important for plant fitness [1, 2]. Medicago truncatula controls the terminal differentiation of Sinorhizobium meliloti into N2-fixing bacteroids by producing defensin-like nodule-specific cysteine-rich peptides (NCRs) [3, 4]. The redox state of NCRs influences some biological activities in free-living bacteria, but the relevance of redox regulation of NCRs in planta is unknown [5, 6], although redox regulation plays a crucial role in symbiotic nitrogen fixation [7, 8]. Two thioredoxins (Trx), Trx s1 and s2, define a new type of Trx and are expressed principally in nodules [9]. Here, we show that there are four Trx s genes, two of which, Trx s1 and s3, are induced in the nodule infection zone where bacterial differentiation occurs. Trx s1 is targeted to the symbiosomes, the N2-fixing organelles. Trx s1 interacted with NCR247 and NCR335 and increased the cytotoxic effect of NCR335 in S. meliloti. We show that Trx s silencing impairs bacteroid growth and endoreduplication, two features of terminal bacteroid differentiation, and that the ectopic expression of Trx s1 in S. meliloti partially complements the silencing phenotype. Thus, our findings show that Trx s1 is targeted to the bacterial endosymbiont, where it controls NCR activity and bacteroid terminal differentiation. Similarly, Trxs are critical for the activation of defensins produced against infectious microbes in mammalian hosts. Therefore, our results suggest the Trx-mediated regulation of host peptides as a conserved mechanism among symbiotic and pathogenic interactions.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: