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D’accord! Les LRR-RLP liés à l’immunité et les LRR-RLK liés à la croissance ont évolué à partir d’un ancêtre commun pour hériter des quatre derniers LRR et de la capacité de se lier au co-récepteur BAK1. Le récepteur chimérique qui incorpore le domaine kinase cytoplasmique d’un LRR-RLK lié à la croissance dans un LRR-RLP lié à l’immunité active à la fois les réponses immunitaires et de croissance lors de la détection d’une molécule dérivée d’un pathogène. LRR, répétition riche en leucine ; RLP, protéine de type récepteur ; RLK, kinase de type récepteur. Crédit : RIKEN
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Les LRR-RLP liés à l’immunité et les LRR-RLK liés à la croissance ont évolué à partir d’un ancêtre commun pour hériter des quatre derniers LRR et de la capacité de se lier au co-récepteur BAK1. Le récepteur chimérique qui incorpore le domaine kinase cytoplasmique d’un LRR-RLK lié à la croissance dans un LRR-RLP lié à l’immunité active à la fois les réponses immunitaires et de croissance lors de la détection d’une molécule dérivée d’un pathogène. LRR, répétition riche en leucine ; RLP, protéine de type récepteur ; RLK, kinase de type récepteur. Crédit : RIKEN
Les plantes développent continuellement de nouveaux récepteurs immunitaires contre des agents pathogènes en constante évolution. Des chercheurs du Centre RIKEN pour la science des ressources durables (CSRS) ont retracé l’origine et la trajectoire évolutive des récepteurs immunitaires des plantes. Leur découverte facilitera l’identification des gènes des récepteurs immunitaires à partir des informations génomiques et pourrait contribuer au développement de cultures résistantes aux agents pathogènes. Cette étude est publiée dans Nature Communications.
Comme chez les animaux, les plantes ont des réponses immunitaires qui les aident à se défendre contre les agents pathogènes tels que les virus, les bactéries, les champignons et les oomycètes. Avant de pouvoir arrêter les envahisseurs, ils doivent d’abord être détectés, ce qui est accompli par des récepteurs de reconnaissance de formes situés à la surface des cellules végétales. La capacité de ces récepteurs à détecter les modèles moléculaires associés aux agents pathogènes dépend de deux types de protéines, appelées RLP et RLK, qui peuvent toutes deux contenir des répétitions riches en leucine, c’est-à-dire des sections dans lesquelles l’acide aminé leucine apparaît plusieurs fois.
Pour retracer l’évolution de l’immunité des plantes, l’équipe de recherche internationale dirigée par Ken Shirasu et Yasuhiro Kadota du RIKEN CSRS a examiné le nombre et les modèles de récepteurs. Ils ont analysé plus de 170 000 gènes codant pour les RLK et environ 40 000 gènes codant pour les RLP, qu’ils ont obtenus à partir de données accessibles au public provenant de 350 espèces végétales. Ils ont découvert que les RLK et les RLP avec des répétitions riches en leucine étaient les types de récepteurs les plus abondants parmi toutes les espèces végétales, représentant près de la moitié des RLK et 70 % des RLP.
Les RLP, et certains RLK, sont connus pour contenir une région insulaire spéciale qui est cruciale pour reconnaître certaines parties d’agents pathogènes. L’enquête menée par l’équipe RIKEN CSRS a révélé que parmi les RLP contenant des répétitions riches en leucine, cette région spéciale était presque toujours située au même endroit ; entre la 4ème et la 5ème répétition riche en leucine. Ces RLP se sont avérés associés à des réponses immunitaires. L’équipe a également découvert que la région insulaire était située au même endroit dans certains RLK, qui appartiennent presque tous à un groupe fonctionnel régulant la croissance et le développement.
L’analyse comparative a montré que la séquence des quatre répétitions situées sous la région insulaire était très similaire entre les deux types de détecteurs de protéines, ce qui suggère qu’ils ont une ascendance évolutive commune. En particulier, ces quatre ensembles de répétitions de leucine contenaient des sections nécessaires à la liaison au même co-récepteur, appelé BAK1. Cela signifie que les RLP liées à l’immunité et les RLK liées à la croissance ont hérité de la capacité de se lier à BAK1 d’un ancêtre commun.
“Curieusement, nous avons constaté que l’échange des quatre régions de répétitions riches en leucine entre ces récepteurs ne perturbait pas leur fonctionnalité”, explique Bruno Pok Man Ngou, qui a mené l’étude. La création d’un récepteur hybride en combinant un RLK lié à la croissance avec un RLP lié à l’immunité a abouti à un récepteur hybride qui reconnaît les agents pathogènes et induit des réponses immunitaires et liées à la croissance. Cela signifie que les scientifiques devraient être capables de concevoir des récepteurs dotés de nouvelles fonctions en échangeant ces modules.
Cette étude a abordé les origines de l’immunité des plantes au niveau moléculaire, montrant que l’analyse simultanée des informations provenant de plusieurs génomes végétaux peut permettre une prédiction simple et précise des gènes impliqués dans l’immunité et la croissance des plantes.
“Nous isolons actuellement les récepteurs immunitaires de diverses plantes en utilisant ces informations, en vue d’applications pratiques telles que le développement de cultures résistantes aux maladies à l’avenir”, explique Shirasu.
Plus d’information:
Trajectoire évolutive des récepteurs de reconnaissance de formes chez les plantes., Nature Communications (2024). DOI : 10.1038/s41467-023-44408-3
Informations sur la revue :
Communications naturelles
2024-02-01 13:00:02
1706794434
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