Microarray transcriptional profiling of Arctic Mesorhizobium strain N33 at low temperature provides insights into cold adaption strategies.

Ghobakhlou, A.F., Johnston, A., Harris, L.J., Antoun, H., et Laberge, S. (2015). « Microarray transcriptional profiling of Arctic Mesorhizobium strain N33 at low temperature provides insights into cold adaption strategies. », BMC Genomics, 16(1 Article 383). doi : 10.1186/s12864-015-1611-4  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Contexte : Nous avons isolé la souche arctique Mesorhizobium N33 de nodules d’Oxytropis arctobia, légumineuse de l’est de l’Arctique canadien. Cette bactérie symbiotique peut croître à des températures allant de 0 à 30 °C et fixer l’azote à partir de 10 °C, et elle est l’un des rhizobiums les mieux adaptés au froid. Cette bactérie a un grand potentiel économique pour les régions nordiques, mais les principaux mécanismes moléculaires de son adaptation au froid sont encore mal compris. Résultats : Au moyen d’une puce à ADN réalisée à partir de 5760 clones génomiques de la souche arctique Mesorhizobium, nous avons réalisé une analyse partielle de cellules de la souche N33 soumises à huit régimes de températures différents, y compris des traitements de froid constant et de froid transitoire, et les avons comparées à des cellules cultivées à température ambiante. Chez les cellules soumises à des températures basses constantes (4 °C et 10 °C), les gènes régulés à la hausse étaient nombreux et différents de ceux observés chez les cellules ayant subi une courte exposition au froid (< 60 min), mais le profil d’expression était intermédiaire dans le cas des cellules ayant subi une exposition prolongée au froid (240 min). Les principaux gènes régulés à la hausse codaient des protéines liées au transport des métabolites, à la régulation de la transcription, au renouvellement des protéines, à l’activité oxydoréductase, à la cryoprotection (mannitol, polyamines), au métabolisme des acides gras et à la fluidité de la membrane. Les principales catégories de gènes sur lesquelles les traitements au froid ont eu une incidence sont celles liées au transport des sucres et à la translocation des protéines, à la biosynthèse des lipides ainsi qu’à l’activité de la NADH oxydoréductase (quinone). Certains autres gènes étaient considérablement régulés à la baisse; ceux-ci étaient liés à la sécrétion, à la production et à la conversion de l’énergie, au transport des acides aminés, à la motilité des cellules ainsi qu’aux fonctions de biogenèse de l’enveloppe et de la membrane extérieure de la cellule. Ces observations semblent indiquer un arrêt ou une diminution de la croissance des cellules, stratégie importante pour l’ajustement des fonctions cellulaires et l’économie d’énergie en conditions de stress dû au froid. Conclusion : Notre analyse montre qu’une série complexe de changement est liée à l’adaptation à l’exposition au froid et que la croissance est constante à des températures basses. En outre, elle a révélé certaines des stratégies et certains des différents états physiologiques que la souche N33 du Mesorhizobium utilise pour s’adapter au climat froid de l’Extrême-Arctique canadien et certains gènes participant potentiellement à l’adaptation au froid.

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