ADN-T

Définition

L'ADN-T est une partie du plasmide Ti de l'ADN (ADN de transfert) qui est insérée dans le génome de la cellule végétale hôte. L'expression de gènes situés dans l'ADN-T transforme la cellule hôte en une cellule tumorale, entraînant la formation d'une tumeur (galle par agrobactérie).

L'ADN-T de Agrobacterium rhizogenes :

ADN-T dans une représentation schématique du plasmide Ri de type mannopine d'Agrobacterium rhizogenes.

Explications

En raison de sa capacité à transférer l'ADN des bactéries aux plantes, le système de transfert d'ADN-T d'Agrobacterium tumefaciens est l'outil de délivrance d'ADN le plus courant pour le génie génétique des plantes.

Le marquage d'activation de l'ADN-T est une méthode pour générer des mutations dominantes dans les plantes ou les cellules végétales par insertion aléatoire d'un ADN-T portant des éléments activateurs constitutifs, ce qui peut provoquer une activation transcriptionnelle des gènes végétaux flanquants.

Agrobacterium tumefaciens (rhizobium radiobacter) est une bactérie phytopathogène qui contient un plasmide induisant des tumeurs (plasmide Ti), dont le segment ADN-T s'intègre dans les chromosomes de la plante hôte provoquant une prolifération cancéreuse de la tige tissu souvent autour de la jonction de la racine et de la pousse (galle du collet).

La partie ADN-T du plasmide Ti peut être amené à s'intégrer de manière aléatoire dans le génome nucléaire de la plante par un ensemble de gènes de virulence (vir), qui sont également situés sur le plasmide Ti. Le plasmide Ti est largement utilisé pour transférer les gènes d'A. tumefaciens dans les plantes.

En génie génétique végétal, le plasmide Ti avec son ADN-T peut être utilisé pour transporter des gènes étrangers dans des cellules végétales et l'organisme responsable de cela est A. tumefaciens.

Action

L'ADN de transfert natif (ADN-T) porte un ensemble d'oncogènes et de gènes du catabolisme de l'opine, dont l'expression dans les cellules végétales conduit à la croissance néoplasique du tissu transformé et à la production d'opines, des dérivés d'acides aminés qui sont utilisés par les bactéries comme agent azoté (source).

Induction du système de virulence bactérienne

Le transfert d'ADN-T est médié par des produits codés par la région vir de 30 à 40 kb du plasmide Ti qui est composée de six opérons essentiels (virA, virB, virC, virD, virE, virG) et de deux opérons non essentiels (virF, virH). Le gène virA code pour un polypeptide de 829 acides aminés et virG code pour un polypeptide de 267 acides aminés.

Les protéines VirA et VirG fonctionnent comme membres d'un système de régulation génétique de transduction de signal sensoriel à deux composants. VirA est une protéine capteur dimérique transmembranaire qui détecte la présence de facteurs de plaies végétales comme l'acétosyringone et les composés phénoliques végétaux, et transmet ces informations à l'intérieur de la bactérie.

VirG fonctionne comme un facteur de transcription régulant l'expression du facteur transcriptionnel régulant l'expression des gènes vir lorsqu'il est phosphorylé par VirA. Le gène virA est exprimé de manière constitutive tandis que la régulation de virG est complexe.

L'opéron virB code pour le système de sécrétion de type IV qui délivre l'ADN-T et un certain nombre de protéines de virulence dans les cellules végétales.

Des rapports suggèrent également qu'Agrobacterium utilise la DNAse de type VI comme arme antibactérienne pour la compétition interbactérienne in planta. L'activation du système vir dépend également de la température et du pH.

Excision, traitement et transfert du brin T à la cellule hôte

L'ADN-T est délimité par une bordure droite (R) et gauche (L), chacune d'environ 25 pb et une copie imparfaite l'une de l'autre, mais dans une orientation précise dans le plasmide Ti. Pour une transformation réussie, il est essentiel de maintenir le caractère sacré et l'orientation des bordures, en particulier la bordure R.

La région vir porte plusieurs autres gènes, par exemple virD et virB. Certains de ces gènes codent pour des protéines qui servent d'endonucléases/hélicases pour couper le brin codant de l'ADN-T et éliminer l'ADN-T simple brin, connu sous le nom de brin ssT ou simplement brin T. Le segment coupé est réparé par des machines de réparation d'ADN.

D'autres produits du gène vir protègent le brin T contre la digestion par la nucléase en formant une enveloppe protéique autour de lui et en l'escortant, tandis que d'autres encore forment un canal (pore) dans la membrane cellulaire bactérienne. Certains peuvent également le chaperonner à travers le cytoplasme de la cellule hôte et le diriger vers le noyau de la cellule hôte.

Transfert du brin T :

Schéma récapitulatif montrant l'excision du brin T et son transfert vers la cellule végétale grâce à l'ADN-T

De nombreuses protéines Vir sont impliquées dans l'excision de l'ADN-T, son traitement, son transfert vers le noyau de l'hôte et son intégration dans l'ADN de l'hôte. Les protéines VirA et VirG reconnaissent les signaux phénoliques de la plante et activent la transcription d'autres gènes vir. VirDl et VirD2 sont impliqués dans les réactions de coupure et d'hélicase qui donnent naissance au brin T; VirD2 se lie également de manière covalente à l'extrémité 5′ du brin T et sert de protéine pilote pour guider le brin T de la bactérie vers le noyau hôte.

VirE2 forme une couche protectrice autour du brin T/VirD2, maintenant connu sous le nom de complexe T, comme indiqué, bien qu'il soit possible qu'une telle association ne survienne qu'après une entrée indépendante dans la cellule hôte. La ou les protéines VirB forment un pilus sur la surface bactérienne à travers lequel l'ADN-T et les protéines transférées sortent de la bactérie et pénètrent dans la cellule végétale. VirD2 et VirE2 portent tous deux des signaux de localisation nucléaire (NLS) spécifiques à la plante et, en association avec des facteurs cytoplasmiques de l'hôte, on pense qu'ils facilitent l'entrée nucléaire et l'intégration de l'ADN-T dans l'ADN de la plante.

Voie de translocation de l'ADN-T par TrIP

Un test appelé immunoprécipitation d'ADN de transfert (TrIP) a été développé pour tracer le chemin d'un substrat d'ADN à travers le canal T4S. TrIP, adapté du test d'immunoprécipitation de la chromatine, implique un traitement au formaldéhyde des cellules intactes pour réticuler les sous-unités de canal au substrat d'ADN-T à sa sortie de la cellule, la perturbation des cellules, la solubilisation des membranes et l'immunoprécipitation pour récupérer les sous-unités de canal.

La présence de substrat d'ADN-T dans les immunoprécipités est ensuite détectée par amplification PCR. Avec le test TrIP, il a été montré que le substrat forme des contacts étroits avec 6 des 12 composants VirB/D4, VirD4, VirB11, VirB6 polytopique, VirB8 bitopique, piline VirB2 et VirB9. Les analyses de divers mutants T4S avec le test TrIP ont permis la formulation d'une voie de translocation séquentiellement et spatialement ordonnée pour le substrat d'ADN-T.

Cette voie fournit le premier aperçu de la façon dont le canal T4S pourrait être configuré à travers l'enveloppe cellulaire.

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