Carbohydrate-active enzymes in Pythium and their role in plant cell wall and storage polysaccharide degradation.

Zerillo, M.M., Adhikari, B.N., Hamilton, J.P., Buell, C.R., Lévesque, C.A., et Tisserat, N. (2013). « Carbohydrate-active enzymes in Pythium and their role in plant cell wall and storage polysaccharide degradation. », PLoS ONE, 8(9), p. e72572. doi : 10.1371/journal.pone.0072572  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Les enzymes CAZ (carbohydrate-active enzymes) interviennent dans le métabolisme des glycoconjugués, des oligosaccharides et des polysaccharides et, chez les organismes phytopathogènes, dans la dégradation des parois cellulaires et des matières de réserve de la plante hôte. Nous avons effectué une analyse in silico des enzymes CAZ prédites d’après le génome de sept espèces ou variétés du genre Pythium (P. aphanidermatum, P. arrhenomanes, P. irregulare, P. iwayamai, P. ultimum var. ultimum, P. ultimum var. sporangiiferum et P. vexans), en nous servant de l’outil CAZymes Analysis Toolkit et de la base de données Database for Automated Carbohydrate-active Enzyme Annotation. Nous avons ensuite comparé les résultats de l’analyse avec les données déjà publiées sur divers génomes d’oomycètes. Nous avons évalué la croissance des diverses espèces de Pythium dans un milieu de culture minimal renfermant certaines sources de carbone normalement présentes chez les végétaux. Ces analyses in silico, couplées à nos épreuves de croissance in vitro, semblent indiquer que la plupart des enzymes CAZ prédites interviennent dans le métabolisme de la paroi cellulaire des oomycètes, l’amidon et le saccharose constituant les principales sources de glucides pour la croissance de ces phytopathogènes. Les génomes des Pythium spp. codent en outre des pectinases et des cellulases qui facilitent la dégradation des parois cellulaires de la plante hôte et sont ainsi importantes pour la pénétration des hyphes; cependant, les espèces examinées dans le cadre de la présente étude ne possédaient pas les gènes nécessaires à une saccharification complète de ces glucides en vue de leur utilisation comme source de carbone. Les gènes requis pour la dégradation du xylane, du xyloglucane, du (galacto)(gluco)mannane et de la cutine étaient absents ou peu fréquents chez les Pythium spp. Ces analyses comparatives des enzymes CAZ prédites révèlent l’existence de parcours évolutifs distincts parmi les oomycètes. De plus, les familles de gènes CAZ n’étaient pas uniformément réparties parmi les génomes des Pythium spp. Il semble donc que plusieurs pertes de gènes sont survenues indépendamment à divers moments de l’évolution, ce qui vient appuyer l’hypothèse de relations polyphylétiques entre certaines des espèces.

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