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Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées
Revue de presse des laboratoires CNRS en Midi-Pyrénées
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LMGM - Le méli-démélo vital du génome transformé du pneumocoque

LMGM - Le méli-démélo vital du génome transformé du pneumocoque | Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées | Scoop.it

La transformation génétique est un processus propre aux bactéries qui leur permet d’internaliser de l’ADN exogène double-brin sous forme simple-brin (sb), puis de l’intégrer à leur génome par recombinaison homologue. Elle est particulièrement efficace chez le pneumocoque pour qui la transformation avec son propre ADN stimule la formation de duplications de son génome. Une équipe du Laboratoire de microbiologie et de génétique moléculaires montre que la formation de ces chromosomes remaniés, appelés ‘mérodiploïdes’, implique la fusion de deux copies de l’unique chromosome circulaire de la cellule par recombinaison homologue avec l’ADNsb transformant, puis la résolution de ce dimère de chromosome par deux mécanismes distincts de recombinaison de l’ADN. Ces travaux, publiés dans la revue PLoS Genetics, mettent en lumière une interaction essentielle entre les mécanismes de recombinaison dédiés aux étapes précoces de la transformation et ceux de la maintenance du génome pour générer une descendance viable des cellules transformées.

Le CNRS en Midi-Pyrénées's insight:

Figure : La formation de mérodiploïdes stimulée par la transformation. (A) Intégration d’ADNsb transformant (R1-A) contenant une séquence répétée, R, suivie d’une séquence non-répétée, A, entre deux chromatides soeurs d’un chromosome en cours de réplication. R1 s’apparie de façon alternative avec R2, une séquence homologue localisée ailleurs sur le chromosome, et A s’apparie avec A sur l’autre chromatide. Z représente une séquence non-répétée en amont de R2. La région noire en gras représente la région entre R1 et R2qui va être dupliquée. (B) Dimère de chromosome formé par l'évènement de recombinaison dessiné dans le panneau A. R représente soit R1 soit R2, et A et Z sont les séquences non-répétées associées. RecFOR et XerS sont cruciaux pour la résolution de ces dimères de chromosome. La résolution des dimères de chromosome aboutit à la formation d’un chromosome contenant la région entre R1 et R2 dupliquée et un chromosome présentant une délétion de cette région.

© Patrice Polard

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Ségrégation active des chromosomes chez les bactéries

Ségrégation active des chromosomes chez les bactéries | Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées | Scoop.it

Les deux modèles majeurs décrivant le phénomène de ségrégation des chromosomes chez les bactéries ont été remis en question suite à la découverte du rôle de l'hydrolyse de l'ATP au cours de cette étape clé du cycle cellulaire. Ces travaux publiés dans PLoS Genetics ont été réalisés par l'équipe « Moteur de la ségrégation : mécanisme et diversité » dirigée par Jean-Yves Bouet au Laboratoire de microbiologie et génétique moléculaires (LMGM, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier).

Le CNRS en Midi-Pyrénées's insight:

Figure : Modèle de la ségrégation du plasmide F d'Escherichia coli.

 

A) Positionnement des plasmides (en vert) dans le cytoplasme des bactéries observé en microscopie à fluorescence. 

B) Visualisation du comportement dynamique de la protéine motrice ParA (en jaune) dans une même bactérie au court du temps.

C) Cycle de l'ATP avec la protéine ParA. Les ronds de couleur représentent les différents changements conformationels de la protéine ParA, dont certains sont activés par la protéine ParB, soit directement, soit via l'activation de l'hydrolyse de l'ATP.

D) Modèle illustrant l'implication de l'hydrolyse de l'ATP dans la séparation des plasmides après réplication. © PLoS Genetics (2013)

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Ségrégation des chromosomes chez les bactéries

Ségrégation des chromosomes chez les bactéries | Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées | Scoop.it

La ségrégation des chromosomes est une étape clé de la division cellulaire. Elle permet en effet d'obtenir deux cellules filles rigoureusement identiques, renfermant l'intégralité du matériel génétique de la cellule mère. Chez les bactéries, la ségrégation des chromosomes est loin d'être aléatoire. Elle se fait au contraire de manière ordonnée et orientée, grâce à l'intervention de plusieurs acteurs protéiques. Ce résultat a été publié dans PNAS par une équipe du Laboratoire de microbiologie et génétique moléculaires (LMGM, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier).

Le CNRS en Midi-Pyrénées's insight:

Figure : A) Bactérie en forme de bâtonnet prête à se diviser. Le chromosome unique et circulaire (en bleu) a été répliqué depuis l'origine de réplication unique (rond blanc) vers la région diamétralement opposée, le terminus (ter). Après leur réplication, les chromosomes néo-synthétisés restent appariés par leur région ter grâce à la protéine MatP (en rose). B) La mise en place du complexe de division cellulaire (en vert) permet l'activation de la translocase FtsK (en jaune), capable de pomper l'ADN de manière orientée grâce à la reconnaissance des petits motifs d'ADN polarisés, les KOPS. C et D) FtsK décroche ensuite MatP de l'ADN, permettant ainsi la ségrégation de la région du terminus qui s'achève au site de recombinaison dif, où converge l'orientation des KOPS. E) La dernière étape de la ségrégation peut impliquer un événement de recombinaison entre les sites dif, catalysé par les protéines XerCD et activé par FtsK, permettant de réparer d'éventuelles fusions de chromosomes produites lors de la réplication. © LMGM, François Cornet

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Sciences biologiques - LMGM - Une enzyme qui favorise l'acquisition de séquences génétiques étrangères chez le pneumocoque

Sciences biologiques - LMGM - Une enzyme qui favorise l'acquisition de séquences génétiques étrangères chez le pneumocoque | Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées | Scoop.it

La bactérie Streptococcus pneumoniae est un pathogène humain majeur, également connu sous le nom de pneumocoque. La méthylase DpnA, spécifique de l'ADN simple brin, jouerait un rôle clé dans la transformation génétique de cette bactérie et serait ainsi responsable de la diversification du génome de la moitié des souches présentes dans la nature. Ces résultats obtenus par une équipe du Laboratoire de microbiologie et de génétique moléculaires (LMGM, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier) ont été publiés dans la revue PLoS Pathogens.

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Anesthésie et chirurgie d’un chromosome cassé visualisé en temps réel

Anesthésie et chirurgie d’un chromosome cassé visualisé en temps réel | Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées | Scoop.it

Un outil pour visualiser et étudier in vivo la dynamique de portions de chromosome en dérivant un système bactérien pour son utilisation dans les cellules eucaryotes a été développé par des chercheurs du Laboratoire de microbiologie et de génétique moléculaires (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier) et le Laboratoire de biologie moléculaire eucaryote (CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier).

Le CNRS en Midi-Pyrénées's insight:

Figure : Illustration des systèmes de marquage d’ADN INT et images de microscopie de cellules de levures qui resectent les extremités de la cassure.

A gauche: afin de marquer une région chromosomique par le système parB/INT, il suffit d’intégrer la courte séquence d’ADN INT au locus génomique d’interet. Les protéines ParB1-mCherry et ParB2-GFP exprimées pas la cellule se fixent spécifiquement à INT et s’étalent autour. Ici on a marqué la région d’ADN à proximité d’un site de cassure double brin inductible par INT1. Après addition de galactose (étape: +Gal), la cassure est générée dans HO et la résection (conversion en simple brin) de l’ADN autour de la cassure sera déclenchée. La disparition des séquences INT entraine la disparition du focus INT1/ParB1-mcherry rouge permettant ainsi d’identifier les cellules uniques subissant un dommage à l’ADN.

A droite en haut: Visualisation des levures avec des régions d’ADN marquées par INT par microscopie en 3D et à fluorescence.

A droite en bas: Une levure marquée par INT1/ParB1-mCherry et INT2/ParB2-GFP. Le groupement des protéines autour des séquences INT formera un focus rouge pour INT1/ParB1-mCherry et vert pour INT2/ParB2-GFP. Le temps indiqué est celui après la cassure. Le focus rouge disparait à 14 minutes, le vert persiste. Les contrôles effectués démontrent que cette disparition du point fluorescent est due á la résection de INT-1 qui est convertie de double brin en simple brin. La barre d’échelle (en jaune) est de 2 micromètres.

© Bystricky/CNRS

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La transformation génétique loin des pôles cellulaires

La transformation génétique loin des pôles cellulaires | Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées | Scoop.it

La bactérie Streptococcus pneumoniae, aussi connue sous le nom de pneumocoque, est capable d'intégrer des séquences d'ADN exogènes dans son propre génome, au cours d'un processus appelé « transformation génétique ». A la différence du modèle Bacillus subtilis, l'internalisation de l'ADN transformant chez le pneumocoque se fait dans la zone équatoriale des cellules. Ce résultat publié dans PLoS Pathogens a été obtenu par des chercheurs du Laboratoire de microbiologie et génétique moléculaires (LMGM, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier).

Le CNRS en Midi-Pyrénées's insight:

Figure : Représentation schématique de l'appareil d'internalisation de l'ADN transformant chez le pneumocoque. Un pilus de transformation (a), issu de la polymérisation de la protéine ComGC, permet à l'ADNdb de se fixer à la surface des cellules (a,b) puis d'accéder au récepteur ComEA, requis pour le recrutement équatorial de l'endonucléase EndA (c). Images de microscopie électronique (a) et de microscopie à fluorescence (b,c). M, membrane ; EXT, extérieur ; CYT, cytoplasme. © LMGM, Jean-Pierre Claverys

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CNRS - Sciences biologiques - DprA, une protéine qui contrôle l'état de compétence chez le pneumocoque

CNRS - Sciences biologiques - DprA, une protéine qui contrôle l'état de compétence chez le pneumocoque | Actualité des laboratoires du CNRS en Midi-Pyrénées | Scoop.it

La bactérie Streptococcus pneumoniae, aussi connue sous le nom de pneumocoque, est capable d'intégrer des séquences d'ADN exogènes dans son génome. Ce processus de « transformation génétique » nécessite l'induction d'un état transitoire appelé « compétence ». Le rôle de la protéine DprA dans l'extinction de cette compétence vient d'être documenté par des chercheurs du Laboratoire de microbiologie et génétique moléculaires (LMGM, CNRS/Université Toulouse III – Paul Sabatier), en collaboration avec le Laboratoire de génétique microbienne de l'INRA. Ces travaux ont fait l'objet d'une publication dans la revue PNAS.

Le CNRS en Midi-Pyrénées's insight:

Figure : Représentation schématique du double rôle de la protéine DprA chez le pneumocoque. A) Dans le contrôle de la compétence, DprA antagonise le régulateur de réponse ComE sous sa forme phosphorylée (ComE~P), bloquant ainsi l'expression des gènes com précoces, et en particulier le gène comX essentiel à l'expression des gènes com tardifs. Cette antagonisation ferait intervenir (a) la séquestration de ComE~P, empêchant sa fixation sur les promoteurs com précoces, ou (b) la stimulation de sa déphosphorylation, le régulateur de réponse se retrouvant alors sous sa forme non-phosphorylée et agissant comme répresseur des promoteurs com précoces (6). B) Dans la transformation, DprA interagit avec l'ADN exogène internalisé sous forme simple brin (ssDNA) et avec la recombinase RecA pour favoriser le chargement de cette dernière sur l'ADN transformant, préalable requis à l'intégration physique de l'ADN internalisé dans le chromosome. © LMGM, Jean-Pierre Claverys

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