Academic literature on the topic 'Famille multigénique, évolution'

Phanerochaete chrysosporium est un champignon modèle étudié en particulier pour ses capacités ligninolytiques et son aptitude à dégrader un grand nombre de polymères aromatiques toxiques dérivés notamment des hydrocarbures polycycliques. Durant ces processus de dégradation, une multitude de composés hautement réactifs et toxiques pour les cellules vont dans un premier temps être générés puis dégradés ou excrétés hors de la cellule. Le séquençage complet du génome de P. chrysosporium a permis d'identifier plusieurs superfamilles d'enzymes impliquées dans les mécanismes de tolérance à ces composés toxiques. Parmi elles, les glutathion transférases sont présentes au sein de tous les règnes du vivant et constituent une superfamille multigénique jouant un rôle dans la protection cellulaire, le métabolisme secondaire et la détoxication. Cependant, en dépit de nombreuses études réalisées en particulier chez les vertébrés, le rôle joué par ces enzymes dans la détoxication des dérivés aromatiques toxiques est encore inconnu chez les basidiomycètes. L'analyse comparative des séquences de GST présentes au sein des différents règnes du vivant révèle que les GST fongiques ont évolué différemment de leurs orthologues, notamment via l'extension de sous-classes très peu représentées chez les vertébrés. Parmi elles, les GST à cystéine catalytique représentent 30 % de cette superfamille d'enzymes chez P. chrysosporium. Trois isoformes fongiques ainsi qu'une protéine orthologue exprimée chez une bactérie lignivore ont été caractérisées in vitro tant au niveau biochimique que structural. Ces enzymes sont impliquées dans la déglutathionylation d'une grande variété de molécules électrophiles potentiellement toxiques et issues notamment de la dégradation de polymères aromatiques halogénés. La recherche de substrats a permis d'identifier plusieurs classes fonctionnelles, néanmoins l'activité des quatre isoformes s'effectue via l'attaque directe du conjugué glutathionylé par la cystéine catalytique, qui est dans un deuxième temps régénérée par un réducteur. L'analyse comparée prouve également l'existence d'une nouvelle classe structurale et fonctionnelle appelée glutathionyl hydroquinone réductase absente chez les vertébrés. Ces protéines présentent un mode de dimérisation original ainsi que la capacité tout à fait particulière de déglutathionyler les quinones. Ces résultats suggèrent que les champignons ont développé des mécanismes de résistance en réponse à des contraintes environnementales, notamment via l'évolution de familles multigéniques telles que les GST à cystéine catalytique qui sont impliquées dans le métabolisme et la tolérance vis-à-vis d'une grande variété de composés d'origine exogène ou endogène
Phanerochaete chrysosporium is a model fungus well studied for its lignolytic properties towards wood compounds and various toxic aromatic derivatives such as polycyclic aromatic hydrocarbons. These degradation processes lead first to the formation of highly reactive and toxic compounds, which are then catabolized or excreted outside the cell. Genomic data allowed the identification of genes coding for superfamilies of enzymes putatively involved in these tolerance mechanisms. Among them, glutathione transferases are present in all kingdoms and constitute a multigenic superfamily of enzymes involved in cell protection and detoxification. However, although numerous studies have been performed on vertebrate enzymes, the role of these enzymes in the detoxication of toxic aromatic compounds is still unknown in basidiomycetes. The comparative analysis of GST sequences from various kingdoms of life reveals that fungal GSTs have evolved differently from their orthologs, in particular through the expansion of sub-classes poorly represented in vertebrates. Among them, GSTs with a catalytic cysteine represent 30% of this superfamily of enzymes in P. chrysosporium. Three Cys containing fungal isoforms have been characterized at the biochemical and structural levels, including an orthologue from lignolytic bacteria. All these enzymes are involved in deglutathionylation processes using a wide range of aromatic halogenated electrophilic compounds, including potentially toxic derivatives arising from the degradation of halogenated aromatic polymers. This GSTs family can be organized in various functional groups based on their substrate specificities, but still the catalytic process remains the same with the direct attack of the glutathionylated compound by the catalytic cysteine which is then reduced and regenerated. The comparative analysis of three isoforms revealed a new structural and functional class called glutathionyl hydroquinone reductase absent in vertebrates. These proteins exhibit a new mode of dimerization as well as the ability to deglutathionylate quinones. These results suggest that fungi have developed resistance mechanisms in response to environmental stresses, notably through the evolution of multigenic families such as catalytic cysteine bearing GSTs which are likely involved in the metabolism and tolerance towards a wide range of exogenous or endogenous compounds

La bactérie phytopathogène Ralstonia solanacearum possède, parmi son répertoire d'effecteurs de type III, une famille de sept protéines nommées GALA. Les GALA sont collectivement requises pour le pouvoir pathogène de R. Solanacearum sur différentes plantes hôtes. De plus, les GALA sont homologues à des protéines à domaine F-box, impliquées dans le système ubiquitine-protéasome des eucaryotes. Les GALA pourraient donc permettre à la bactérie de manipuler la stabilité de certaines protéines végétales lors de l'infection. Au cours de ce travail, nous avons montré que les membres de la famille GALA ont subi une divergence fonctionnelle au cours de l'évolution. En intégrant des analyses bioinformatiques avec des données expérimentales, nous avons montré que les GALA possédaient des spécificités fonctionnelles, notamment dans leur contribution au pouvoir pathogène sur différents hôtes. Cette divergence fonctionnelle a sans doute permis la conservation de cette famille d'effecteurs dans les différentes souches de R. Solanacearum. Nous avons ensuite analysé la fonction de virulence de GALA7 qui est un facteur de spécificité d'hôte sur Medicago truncatula. Une analyse structure-fonction a été initiée dans le but d'identifier les acides aminés nécessaires à la fonction de cet effecteur au cours de l'infection. En parallèle, l'étude de plantes transgéniques exprimant GALA7 indique que cet effecteur semble posséder une activité E3-ubiquitine ligase dans les cellules végétales. Enfin, des interacteurs potentiels des GALA ont été identifiés lors d'un crible double-hybride chez la levure. Notre travail fournit ainsi de nouvelles perspectives sur les forces sélectives agissant au cours de l'évolution des effecteurs de type III et contribue à une meilleure compréhension de la fonction des GALA lors de l'infection
The plant pathogenic bacterium Ralstonia solanacearum possesses a large repertoire of type III effectors, among which a family of seven proteins called GALAs. GALAs are collectively required for the virulence of R. Solanacearum on different host plants. Interestingly, GALAs are homologous to plant F-box proteins which are involved in the eukaryotic ubiquitine-proteasome system. Thus GALAs could enable R. Solanacearum to manipulate the stability of some plant proteins during infection. Through this work, we demonstrated that the GALA family members underwent functional divergence during evolution. Integrating bioinformatics studies along with experimental data, we showed that GALA proteins display functional specificities and show differential requirement for pathogenicity on different hosts. This functional divergence likely contributed to the remarkable conservation of the GALA family among R. Solanacearum strains. We then analyzed more specifically the virulence function of GALA7 which had been shown to be a host specificity factor on Medicago truncatula. A structure-function analysis was initiated in order to identify the amino-acids which are required for GALA7 function during infection. Using transgenic plants expressing GALA7, we showed that this effector is probably an active E3-ubiquitine ligase enzyme within plant cells. Finally, using a yeast two-hybrid screen, we identified several putative GALA interactors. Our work thus provides new insights into the selective forces driving the evolution of type III effectors and contributes to a better understanding of GALA functions during infection

La dynamique co-évolutive, présente dans les interactions durables hôte invertébré / parasite, conduit dans certains cas à un polymorphisme de compatibilité dont les bases moléculaires ne sont pas connues. Afin d'identifier les déterminants moléculaires de ce polymorphisme de compatibilité dans le modèle Schistosoma mansoni / Biomphalaria glabrata, nous avons développé une approche protéomique comparative des stades larvaires qui interagissent avec l'hôte invertébré. Ainsi, la comparaison, qualitative et quantitative, des protéomes des souches de parasites compatible et incompatible, nous a permis d'identifier une nouvelle famille d'antigènes chez S. mansoni. Les protéines de cette famille partagent les caractéristiques moléculaires des mucines. Elles possèdent un domaine contenant un nombre variable d'unités répétées en tandem (VNTR). Elles sont (i) exprimées spécifiquement dans les stades larvaires interagissant avec le mollusque, (ii) localisées dans la glande apicale des stades miracidia et sporocystes et (iii) sécrétées et relarguées avec les produits d'excrétion-sécrétion. Nous avons également montré que ces protéines de type mucine présentent un haut degré de polymorphisme et que des différences importantes existent entre les deux souches de S. mansoni. Ces différentes caractéristiques nous ont conduit à nommer les protéines de cette famille « S. mansoni Polymorphic Mucin », SmPoMuc. Nous avons ensuite montré que les SmPoMuc sont codées par une famille multigénique qui évolue selon le modèle de "birth and death". Les gènes codant les SmPoMuc sont transcrits indépendamment, et pour chaque gène, différents transcrits peuvent être obtenus par épissage. De plus, nos résultats suggèrent que ce polymorphisme pourrait avoir des conséquences sur le statut de glycosylation des SmPoMuc. Nos résultats supportent l'idée que S. mansoni a développé au cours de l'évolution des mécanismes complexes permettant de générer un haut niveau de polymorphisme des SmPoMuc. Par ailleurs, le fait que ce « chaos contrôlé » soit généré à partir d'un nombre limité de gènes est unique par rapport à ce qui a été décrit pour des variants polymorphes exprimés par d'autres parasites

Les pucerons sont des insectes caractérisés par une grande plasticité phénotypique, car ils montrent une extrême variété de formes selon les conditions environnementales et au cours de leur cycle annuel. Ces variations de traits phénotypiques ont pour point de départ des gènes ou familles de gènes (l’amplification génique étant souvent un moyen d’augmenter l’éventail des phénotypes d’un organisme), spécifiques ou non de ce groupe, et doivent être sous l’influence de la sélection. Nous faisons donc l’hypothèse que la plasticité des pucerons se traduit par des signaux moléculaires tels que des taux d’évolution accélérés pour certains gènes importants dans la biologie de l’espèce et par la présence de familles multigéniques propres à ce groupe. Nous nous sommes intéressés à un trait biologique pouvant influencer le plus fortement l’évolution des gènes, le mode de reproduction. La théorie prédit en effet que les variations du taux de recombinaison et du taux d’investissement d’une espèce dans la reproduction sexuée influent directement sur l’évolution des gènes. Un des attendus théoriques est notamment que des organismes perdant la reproduction sexuée subissent une accumulation graduelle de mutations délétères entraînant finalement leur extinction (Muller, 1964). La présence chez les pucerons d’espèces sexuées et asexuées offre la possibilité de quantifier une éventuelle accumulation de mutations délétères, en fonction d’une perte plus ou moins récente de la sexualité. L’objectif global de ce travail est donc d’étudier les facteurs de sélection au niveau moléculaire en s’attachant particulièrement à i) évaluer le niveau de duplications chez les pucerons en général et entre différentes espèces du groupe, ii) détecter des gènes sous accélération évolutive en réponse à un processus adaptatif, iii) évaluer l’influence du mode de reproduction sur l’évolution des gènes. Ce travail a été mené en utilisant le génome complet de l’espèce de référence Acyrthosiphon pisum et des collections de gènes transcrits de huit autres espèces
Aphids are insects characterized by an extreme phenotypic plasticity, as they show a great variety of forms depending on environmental conditions and during their annual life-cycle. These changes in phenotypic traits are initially governed by genes or genes families (gene amplification is often a way to increase the range of phenotypes of an organism), specific or not to this group, and may well be under the influence of selection. We therefore assumed that the plasticity of aphids results in molecular signals such as accelerated rates of evolution for some genes important in the biology of the species and the presence of gene families specific to this group. We are most interested in a biological trait which strongly influences the evolution of genes, the mode of reproduction. Theory predicts that changes in the rate of recombination and that the investment rate of a species in sexual reproduction have a direct influence on the evolution of genes. Models predict that the loss of sexual reproduction results in a gradual accumulation of deleterious mutations leading to the ultimate extinction of asexual species (Muller, 1964). The presence of sexual and asexual species in aphids makes it possible to quantify the accumulation of deleterious mutations, depending on a more or less recent loss of sexuality. The objective of this work was to study the factors of selection at the molecular level with special attention to i) assessing the level of duplication in aphids in general and between different species of the group, ii) detecting genes under accelerated evolution in response to an adaptive process, iii) evaluating the influence of reproductive mode on the evolution of genes. This work was conducted using the complete genome of the species Acyrthosiphon pisum and collections of gene transcripts for eigth other species

Ce travail represente une contribution a l'etude de l'organisation et de l'evolution de la region genomique du complexe majeur d'histocompatibilite (cmh) humain. Une des caracteristiques de cette region du genome est la concentration de genes issus de duplications donnant naissance a des familles multigeniques. Nous nous sommes particulierement interesses a l'une d'entre elles: la famille b30 dont certains membres sont le resultat d'evenements de remaniement d'exons et de duplications. La fonction d'un de ces genes est recente dans l'evolution puisque son produit, la butyrophiline, est exprimee pendant la lactation. Cette proteine transmembranaire possede une structure en multidomaines avec des domaines immunoglobulines dans sa partie extracytoplasmique, relies a un domaine b30. 2 intracytoplasmique par un segment transmembranaire. Ces domaines immunoglobulines presentent des similitudes avec le domaine extracytoplasmique de la myeline oligodendrocyte glycoproteine (mog), de la proteine du blood group (bg) du poulet et des molecules b7. 1 (cd80) et b7. 2 (cd86) co-stimulatrices du recepteur t. Le domaine b30. 2 est classiquement trouve dans des proteines cytoplasmiques ou nucleaires, qui font partie de la sous-classe ring des proteines a doigt de zinc. Nous avons developpe une strategie de clonage par paralogie et mis en evidence de nouveaux membres dont les genes sont localises dans la region du cmh. L'un d'entre eux represente un bon candidat comme gene de structure intermediaire a la creation de la butyrophiline. Nous l'avons nomme b7c car il presente des similitudes avec les molecules co-stimulatrices b7. 1 et b7. 2. Nous avons egalement mis en evidence un gene nomme butyrophiline 2 presentant une structure analogue a la butyrophiline. Enfin nous avons identifie un ilot de duplication de genes de structure ring, compose d'au moins 5 membres dont le gene rfb30 pour lequel l'organisation genomique a ete realisee