Etude des sphingolipides végétaux gipc associés à la sensibilité aux toxines nécrotiques // study of gipc plant sphingolipids associated with sensitivity to necrotic toxins

Topic description

Les toxines nécrotiques « Necrosis- and Ethylene-inducing peptide 1-like proteins » (NLP) sont des toxines formant des pores dans la membrane plasmique qui facilitent l'infection de l'agent pathogène comme le mildiou chez les dicotylédones, tandis que les monocotylédones sont largement résistantes aux NLP. Nous avons montré que la sensibilité aux NLP est déterminée par les sphingolipides du feuillet apoplastique de la membrane plasmique, appelés Glycosyl inositol phosphoryl céramide (GIPC) qui agissent comme les récepteurs des toxines NLP [Lenarčič et al, Science ]. En interagissant avec la tête polaire sucrée des GIPC, la toxine entre en contact avec la membrane, forme un pore et tue la cellule en quelques heures. Surtout, il a été montré que la longueur des chaînes de sucre des GIPC est essentielle pour l'activité nécrosante des NLP : un GIPC à 2 saccharides (appelé GIPC série A) permet une nécrose rapide, alors que dans le cas d'un GIPC de 3 saccharides (GIPC série B), la NLP se fixe sur le GIPC, mais il n'y a pas de formation de pores car la distance de la toxine à la membrane est trop importante, et il n'y a donc pas de nécrose ! Dans une seconde étude plus récente, nous avons montré que certaines espèces d'oignons (bien que des plantes monocotylédones) étaient sensibles aux NLP, mais à condition de posséder au moins 20-25 % de GIPC de série A dans leur membrane plasmique ; en deçà de cette concentration, les oignons étaient résistants aux NLP [Steentjes et al, New Phytologist ]. La sélectivité des NLP vis-à-vis des différents clades botaniques semblerait donc déterminée par les têtes polaires, mais aucune étude ne l'a encore montré au niveau structural.
Le but de ce projet est de caractériser la fixation des NLP sur différentes classes de GIPCs de plantes par RMN afin d'étudier les réponses aux toxines nécrotiques sur des membranes artificielles.
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Necrosis- and Ethylene-inducing peptide 1-like proteins (NLP) toxins are plasma membrane pore-forming toxins that facilitate pathogen infection such as downy mildew in dicots, while monocots are largely resistant to NLPs. We have shown that sensitivity to NLP is determined by sphingolipids in the apoplastic leaflet of the plasma membrane, called Glycosyl inositol phosphoryl ceramide (GIPC) which act as receptors for NLP toxins [Lenarčič et al, Science ]. By interacting with the sugary polar head of the GIPC, the toxin comes into contact with the membrane, forms a pore and kills the cell within a few hours. Above all, it has been shown that the length of the sugar chains of GIPCs is essential for the necrotizing activity of NLPs: a GIPC with 2 saccharides (called GIPC series A) allows rapid necrosis, whereas in the case of a GIPC with 3 saccharides (GIPC series B), the NLP binds to the GIPC, but there is no formation of pores because the distance of the toxin from the membrane is too great, and there is therefore no necrosis! In a second, more recent study, we showed that certain species of onions (although monocotyledonous plants) were sensitive to NLP, but provided they had at least 20-25% of series A GIPC in their plasma membrane; below this concentration, onions were resistant to NLP [Steentjes et al, New Phytologist ]. The selectivity of NLPs toward the different botanical clades seem therefore to be determined by the polar heads, but no study has yet shown this at the structural level.
The aim of this project is to characterize the fixation of NLPs on different classes of plant GIPCs by NMR in order to study the response to necrotic toxins on artificial membranes.
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Début de la thèse : 01/10/
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Contrat doctoral libre