Metabolomic analysis of cold acclimation of arctic Mesorhizobium sp. Strain N33.

Ghobakhlou, A.F., Laberge, S., Antoun, H., Wishart, D.S., Xia, J., Krishnamurthy, R., et Mandal, R. (2013). « Metabolomic analysis of cold acclimation of arctic Mesorhizobium sp. Strain N33. », PLoS ONE, 8(12: Article number e84801), p. 1-15. doi : 10.1371/journal.pone.0084801  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

La souche arctique N33 de Mesorhizobium isolée de nodules d’Oxytropis arctobia, légumineuse de l’est de l’Arctique canadien, peut croître à des températures allant de 0 à 30 °C et est un rhizobium bien connu pour son adaptation au froid. Toutefois, on ignore tout des principaux mécanismes moléculaires de l’adaptation au froid de cette souche arctique de rhizobium. Puisque la composition et la concentration en métabolites sont étroitement liées à l’adaptation au stress, nous avons utilisé une méthode d’analyse par chromatographie en phase gazeuse avec spectrométrie de masse (CPG‑SM) et la résonnance magnétique nucléaire (RMN) pour identifier et quantifier les acides gras et les composés hydrosolubles possiblement associés à l’acclimatation au froid chez la souche N33. Nous avons cultivé des cellules de la bactérie à trois températures (4 °C, 10 °C et 21 °C). Les cellules cultivées à 21 °C ont également été exposées au froid (4 °C) pendant différentes périodes de temps (2, 4, 8, 60 et 240 minutes). Nous avons constaté que les acides linoléiques polyinsaturés 18:2 (9, 12) et 18:2 (6, 9) étaient plus abondants chez les cellules cultivées à 4 °C ou 10 °C que chez celles cultivées à 21 °C. L’acide myristoléique 14:1(11), acide gras monoinsaturé phospho/neutre, était l’acide le plus fortement surexprimé (facteur de 45) après 1 h d’exposition à 4 °C. D’après la documentation scientifique, ces acides gras jouent un rôle important pour la capacité d’adaptation au froid, en participant à la fluidité de la membrane cellulaire et en fournissant de l’énergie aux cellules. L’analyse des composés hydrosolubles a révélé que l’isobutyrate, la sarcosine, la thréonine et la valine s’accumulaient de manière plus marquée durant l’exposition à 4 °C. Ces métabolites pourraient jouer un rôle dans l’acclimatation au froid chez la souche N33 à 4 °C, probablement en agissant comme cryoprotecteurs. L’isobutyrate était fortement régulé à la hausse (facteur de 19,4) chez les cellules cultivées à 4 °C, ce qui donne à penser que ce composé agit comme précurseur de la modification des acides gras à basse température.

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