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1. Compounds Triggering ER Stress Exert Anti-Melanoma Effects and Overcome BRAF Inhibitor Resistance

Author

Emilie Jaune, Hella Amdouni, Anne-Sophie Dabert-Gay, Jean-Sébastien Annicotte, Magali Plaisant, Solange Moréra, Delphine Debayle, Corine Bertolotto, Patricia Abbe, Thierry Passeron, Abdelali Lehraiki, Laurent Héliot, Robert Ballotti, Philippe Gual, Baharia Mograbi, Cyril Ronco, Mariano Gonzalez-Pisfil, Thomas Botton, Damien Alcor, Caroline Robert, Michael Cerezo, Stéphane Rocchi, Nabil Rabhi, Véronique Hofman, Armelle Vigouroux, Antoine Millet, Rachid Benhida, Maruf M.U. Ali, Paul Hofman, Florian Rouaud, Université Nice Sophia Antipolis - Faculté de Médecine (UNS UFR Médecine), Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA), Centre méditerranéen de médecine moléculaire (C3M), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institutions et Dynamiques Historiques de l'Économie et de la Société (IDHES), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Panthéon-Sorbonne (UP1)-Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis (UP8)-Université Paris Nanterre (UPN)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE), Institut de Chimie de Nice (ICN), Université Côte d'Azur (UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Service de Dermatologie [Nice], Hôpital Archet 2 [Nice] (CHU), Institut de Recherche sur le Cancer et le Vieillissement (IRCAN), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (IPMC), Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications (CELIA), Université de Bordeaux (UB)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génomique Intégrative et Modélisation des Maladies Métaboliques (EGID), Université de Lille-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] (CHRU Lille), Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523 (PhLAM), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest (IFREMER), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer (IFREMER), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Laboratoire d'Enzymologie et Biochimie Structurales, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), University of Stavanger, Laboratoire Chrono-environnement - UFC (UMR 6249) (LCE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Franche-Comté (UFC)-Université Bourgogne Franche-Comté [COMUE] (UBFC), Centre méditérannéen de médecine moléculaire ( C3M ), Université Nice Sophia Antipolis ( UNS ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ), Université Nice Sophia Antipolis - Faculté de Médecine ( UNS UFR Médecine ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ), Institut de Chimie de Nice ( ICN ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Hôpital Archet 2 [Nice] ( CHU ), Institut de Recherche sur le Cancer et le Vieillissement ( IRCAN ), Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale ( INSERM ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Pathologie Clinique et Expérimentale, Université Côte d'Azur ( UCA ) -Université Côte d'Azur ( UCA ) -Hôpital pasteur [Colmar]-CHU Nice, Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire ( IPMC ), Génomique Intégrative et Modélisation des Maladies Métaboliques ( EGID ), Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur ( RIIP ) -Réseau International des Instituts Pasteur ( RIIP ) -Université de Lille-Centre Hospitalier Régional Universitaire [Lille] ( CHRU Lille ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules - UMR 8523 ( PhLAM ), Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Département de médecine oncologique [Gustave Roussy], Institut Gustave Roussy ( IGR ), Microbiologie et enzymologie structurale ( MESB3S ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Department of Life Sciences, Imperial College London, Université Nice Sophia Antipolis (1965 - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Côte d'Azur (UCA), Université Paris 1 Panthéon-Sorbonne (UP1)-Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis (UP8)-Université Paris Nanterre (UPN)-Université d'Évry-Val-d'Essonne (UEVE)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay (ENS Paris Saclay), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA), Metabolic functional (epi)genomics and molecular mechanisms involved in type 2 diabetes and related diseases - UMR 8199 - UMR 1283 (EGENODIA (GI3M)), Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Hôpital pasteur [Colmar]-Centre Hospitalier Universitaire de Nice (CHU Nice), Institut Gustave Roussy (IGR), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Côte d'Azur (UCA)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Nice Sophia Antipolis (... - 2019) (UNS), COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-COMUE Université Côte d'Azur (2015-2019) (COMUE UCA)-Université Côte d'Azur (UCA), Metabolic functional (epi)genomics and molecular mechanisms involved in type 2 diabetes and related diseases - UMR 8199 - UMR 1283 (GI3M), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université de Lille-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut Pasteur de Lille, Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP)-Réseau International des Instituts Pasteur (RIIP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université de Bordeaux (UB), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest (IFREMER Centre de Bretagne), Institutions et Dynamiques Historiques de l'Économie et de la Société ( IDHES ), École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Université Panthéon-Sorbonne ( UP1 ) -Université Paris 8 Vincennes-Saint-Denis ( UP8 ) -Université Paris Nanterre ( UPN ) -Université d'Évry-Val-d'Essonne ( UEVE ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Centre d'Etudes Lasers Intenses et Applications ( CELIA ), Université de Bordeaux ( UB ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer - Brest ( IFREMER ), Institut Français de Recherche pour l'Exploitation de la Mer ( IFREMER ), Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Chrono-environnement ( LCE ), Université Bourgogne Franche-Comté ( UBFC ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Franche-Comté ( UFC ), and Houel, Ludivine

Subjects
0301 basic medicine, Proto-Oncogene Proteins B-raf, Cancer Research, Programmed cell death, [SDV]Life Sciences [q-bio], Antineoplastic Agents, Pharmacology, Biology, Transcriptome, 03 medical and health sciences, Mice, 0302 clinical medicine, Cell Line, Tumor, medicine, Animals, Humans, Endoplasmic Reticulum Chaperone BiP, Melanoma, Protein Kinase Inhibitors, neoplasms, Heat-Shock Proteins, 030304 developmental biology, Cell Proliferation, Regulation of gene expression, 0303 health sciences, Sulfonamides, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Autophagy, Cell Biology, medicine.disease, Endoplasmic Reticulum Stress, Xenograft Model Antitumor Assays, [SDV] Life Sciences [q-bio], Gene Expression Regulation, Neoplastic, 030104 developmental biology, Oncology, Cell culture, Apoptosis, Drug Resistance, Neoplasm, 030220 oncology & carcinogenesis, Unfolded protein response, Cancer research
Abstract

International audience; Hepatitis B virus (HBV) is a small DNA virus that replicates by reverse transcription of a terminally redundant RNA, the pregenome. Specific packaging of this transcript into viral capsids is mediated by interaction of the reverse transcriptase, P protein, with the 5'-proximal encapsidation signal epsilon, epsilon-function is correlated with the formation of a hairpin structure containing a bulge and a loop, each consisting of 6 nt. To analyse the importance of primary sequence in these regions, we have combined selection of encapsidation competent individuals from pools of randomized epsilon-sequences in transfected cells with in vitro amplification, thus bypassing the current experimental limitations of the HBV system. While no alterations of the authentic loop sequence were detectable, many different sequences were tolerated in the 3'-part of the bulge. However, at the two 5'-proximal bulge positions the wt sequence was strongly selected for, indicating that for RNA packaging close contacts between protein and the 5'- but not the 3'-part of the bulge are important. Such a bipartite organisation provides a structural basis for the recently demonstrated special role of the 3'-part of the bulge as template for the first nucleotides of (-)-strand DNA in HBV reverse transcription.

Published
2016
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2. Fitness costs restrict niche expansion by generalist niche-constructing pathogens

Author

Abbas El Sahili, Yves Dessaux, Denis Faure, Magali Aumont-Nicaise, Solange Moréra, Julien Lang, Armelle Vigouroux, Jacqui A. Shykoff, Anthony Kwasiborski, Intéractions Plantes-Bactéries (PBI), Département Microbiologie (Dpt Microbio), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Mesures d'interactions protéine-protéine (PIM), Département Plateforme (PF I2BC), Ecologie Systématique et Evolution (ESE), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANRBlanc SENSOR (ANR-12-BSV8-0003-01/02/03), Intéractions Plantes-Bactéries ( PBI ), Département Microbiologie ( Dpt Microbio ), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Microbiologie et enzymologie structurale ( MESB3S ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Mesures d'interactions protéine-protéine ( PIM ), Département Plateforme ( PF I2BC ), Ecologie Systématique et Evolution ( ESE ), and Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS )

Subjects
0301 basic medicine, Models, Molecular, [SDV]Life Sciences [q-bio], Niche, Opine, Generalist and specialist species, Arginine, Microbiology, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Bacterial Proteins, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 2. Zero hunger, Octopine, Ecological niche, biology, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], Ecology, Agrobacterium tumefaciens, Plants, biology.organism_classification, Plants, Genetically Modified, 030104 developmental biology, chemistry, Evolutionary biology, Sympatric speciation, Original Article, Nopaline, Carrier Proteins
Abstract

International audience; We investigated the molecular and ecological mechanisms involved in niche expansion, or generalism, versus specialization in sympatric plant pathogens. Nopaline-type and octopine-type Agrobacterium tumefaciens engineer distinct niches in their plant hosts that provide different nutrients: nopaline or octopine, respectively. Previous studies revealed that nopaline-type pathogens may expand their niche to also assimilate octopine in the presence of nopaline, but consequences of this phenomenon on pathogen dynamics in planta were not known. Here, we provided molecular insight into how the transport protein NocT can bind octopine as well as nopaline, contributing to niche expansion. We further showed that despite the ability for niche expansion, nopaline-type pathogens had no competitive advantage over octopine-type pathogens in co-infected plants. We also demonstrated that a single nucleotide polymorphism in the nocR gene was sufficient to allow octopine assimilation by nopaline-type strains even in absence of nopaline. The evolved nocR bacteria had higher fitness than their ancestor in octopine-rich transgenic plants but lower fitness in tumors induced by octopine-type pathogens. Overall, this work elucidates the specialization of A. tumefaciens to particular opine niches and explains why generalists do not always spread despite the advantage associated with broader nutritional niches.The ISME Journal advance online publication, 1 November 2016; doi:10.1038/ismej.2016.137.

Published
2016
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3. Kinetic and structural investigation of the cytokinin oxidase/dehydrogenase active site

Author

Pierre Briozzo, Solange Moréra, David Zalabák, Jana Skopalová, David Kopečný, Armelle Vigouroux, Marek Šebela, Ivo Frébort, Martina Kopečná, Radka Končitíková, Hana Popelka, Faculty of Science, Department of Biochemistry, Palacky University, Department of Molecular, Cellular and Developmental Biology, University of Michigan [Ann Arbor], University of Michigan System-University of Michigan System, Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Centre of the Region Hana for Biotechnological and Agricultural Research, Fac Sci, Dept Analyt Chem, Palacky University Olomouc, Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre of the Region Haná for Biotechnological and Agricultural Research [Univ Palacký] (CRH), Faculty of Science [Univ Palacký], Palacky University Olomouc-Palacky University Olomouc-Institute of Experimental Botany of the Czech Academy of Sciences (IEB / CAS), Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS)-Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), Institut Jean-Pierre Bourgin ( IJPB ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AgroParisTech, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ), Microbiologie et enzymologie structurale ( MESB3S ), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale ( B3S ), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Institut de Biologie Intégrative de la Cellule ( I2BC ), and Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives ( CEA ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 )

Subjects
0106 biological sciences, 0301 basic medicine, crystal structure, Cytokinins, Protein Conformation, [SDV]Life Sciences [q-bio], Flavoprotein, Dehydrogenase, plant hormone, Crystallography, X-Ray, maize, Zea mays, 01 natural sciences, Biochemistry, Substrate Specificity, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, Oxidoreductase, flavoprotein, Catalytic Domain, Site-directed mutagenesis, Molecular Biology, chemistry.chemical_classification, biology, [ SDV ] Life Sciences [q-bio], fungi, Active site, food and beverages, Cell Biology, Electron acceptor, biology.organism_classification, Kinetics, 030104 developmental biology, chemistry, Flavin-Adenine Dinucleotide, Mutagenesis, Site-Directed, biology.protein, Plant hormone, Zeatin, site-directed mutagenesis, Oxidoreductases, cytokinin oxidase/dehydrogenase, 010606 plant biology & botany
Abstract

International audience; Cytokinins are hormones that regulate plant development and their environmental responses. Their levels are mainly controlled by the cytokinin oxidase/dehydrogenase (CKO), which oxidatively cleaves cytokinins using redox-active electron acceptors. CKO belongs to the group of flavoproteins with an 8α-N1-histidyl FAD covalent linkage. Here, we investigated the role of seven active site residues, H105, D169, E288, V378, E381, P427 and L492, in substrate binding and catalysis of the CKO1 from maize (Zea mays, ZmCKO1) combining site-directed mutagenesis with kinetics and X-ray crystallography. We identify E381 as a key residue for enzyme specificity that restricts substrate binding as well as quinone electron acceptor binding. We show that D169 is important for catalysis and that H105 covalently linked to FAD maintains the enzyme's structural integrity, stability and high rates with electron acceptors. The L492A mutation significantly modulates the cleavage of aromatic cytokinins and zeatin isomers. The high resolution X-ray structures of ZmCKO1 and the E381S variant in complex with N6-(2-isopentenyl)adenosine reveal the binding mode of cytokinin ribosides. Those of ZmCKO2 and ZmCKO4a contain a mobile domain, which might contribute to binding of the N9 substituted cytokinins.

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2016
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4. Diphenylurea-derived cytokinin oxidase/dehydrogenase inhibitors for biotechnology and agriculture

Author

Zdeněk Wimmer, David Zalabák, Nino Murvanidze, Pierre Briozzo, David Kopečný, Martina Kopečná, Stefaan Werbrouck, Solange Moréra, Jaroslav Nisler, Zuzana Pěkná, Radoslav Koprna, Nuria De Diego, Miroslav Strnad, Radka Končitíková, Libor Havlíček, Lukáš Spíchal, University of Chemistry and Technology Prague (UCT Prague), Palacky University Olomouc, Centre of the Region Haná for Biotechnological and Agricultural Research [Univ Palacký] (CRH), Faculty of Science [Univ Palacký], Palacky University Olomouc-Palacky University Olomouc-Institute of Experimental Botany of the Czech Academy of Sciences (IEB / CAS), Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS)-Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), Faculty of Bioscience Engineering [Ghent], Universiteit Gent = Ghent University [Belgium] (UGENT), Institute of Botany of the Czech Academy of Sciences (IB / CAS), Czech Academy of Sciences [Prague] (CAS), Institut Jean-Pierre Bourgin (IJPB), AgroParisTech-Université Paris-Saclay-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institute of Experimental Botany of the Czech Academy of Sciences (IEB / CAS), Universiteit Gent = Ghent University (UGENT), Grant Agency of the Czech Republic 18-07563S, ERDF from the Ministry of Education, Youth and Sports, Czech Republic CZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/000 0827CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_027/0008482, Department of Molecular Biology, Centre of the Region Haná for Biotechnological and Agricultural Research, Faculty of Science, Faculty of Science, Department of Biochemistry, Grant Agency of the Czech Republic18-07563S, ERDF from the Ministry of Education, Youth and Sports, Czech RepublicCZ.02.1.01/0.0/0.0/16_019/000 0827, and CZ.02.2.69/0.0/0.0/16_027/0008482

Subjects
0106 biological sciences, BIOCHEMICAL-CHARACTERIZATION, Cytokinins, Rapeseed, Physiology, [SDV]Life Sciences [q-bio], Arabidopsis, Dehydrogenase, Plant Science, THIDIAZURON, 01 natural sciences, CKX inhibitor, stress, chemistry.chemical_compound, Arabidopsis thaliana, ZEA-MAYS, 2. Zero hunger, 0303 health sciences, Oxidase test, biology, Chemistry, food and beverages, Agriculture, Cytokinin, Plant hormone, Oxidoreductases, biotechnology, EXPRESSION, crystal structure, Plant tissue culture, OXIDASE, cytokinin, 03 medical and health sciences, DEHYDROGENASE, 030304 developmental biology, diphenylurea, PURIFICATION, business.industry, fungi, Biology and Life Sciences, yield, biology.organism_classification, Biotechnology, ARABIDOPSIS-THALIANA, plant tissue culture, business, SEED YIELD, MAIZE, cytokinin oxidase/dehydrogenase, 010606 plant biology & botany
Abstract

Increasing crop productivity is our major challenge if we are to meet global needs for food, fodder and fuel. Controlling the content of the plant hormone cytokinin is a method of improving plant productivity. Cytokinin oxidase/dehydrogenase (CKO/CKX) is a major target in this regard because it degrades cytokinins. Here, we describe the synthesis and biological activities of new CKX inhibitors derived mainly from diphenylurea. They were tested on four CKX isoforms from maize and Arabidopsis, where the best compounds showed IC50 values in the 10–8 M concentration range. The binding mode of the most efficient inhibitors was characterized from high-resolution crystal complexed structures. Although these compounds do not possess intrinsic cytokinin activity, we have demonstrated their tremendous potential for use in the plant tissue culture industry as well as in agriculture. We have identified a key substance, compound 19, which not only increases stress resistance and seed yield in Arabidopsis, but also improves the yield of wheat, barley and rapeseed grains under field conditions. Our findings reveal that modulation of cytokinin levels via CKX inhibition can positively affect plant growth, development and yield, and prove that CKX inhibitors can be an attractive target in plant biotechnology and agriculture.

Published
2020
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5. Characterization of the first tetrameric transcription factor of the GntR superfamily with allosteric regulation from the bacterial pathogen Agrobacterium fabrum

Author

Armelle Vigouroux, Anaïs Naretto, Pierre Legrand, Aurélie Di Cicco, Ludovic Vial, Daniel Lévy, Sébastien Renoud, Céline Lavire, Jeanne Doré, Magali Aumont-Nicaise, Solange Moréra, Thibault Meyer, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Synchroton Soleil, Division Experience/Ligne Nanoscopium, L'Orme des Merisiers, Gif-sur-Yvette, ANR-10-INSB-05-01 INSB ANR-10-INSB-0501, Universite de LyonED341-E2M2French Ministere de l'Education Nationale, de l'Enseignement Superieur et de la RechercheFrench National Research Infrastructure France BioImagingANR10-INBS-04Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)European Commission, Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Laboratoire Physico-Chimie Curie [Institut Curie] (PCC), Institut Curie [Paris]-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Mesures d'interactions protéine-protéine (PIM), Département Plateforme (PF I2BC), Centre de recherche de l'Institut Curie [Paris], and Institut Curie [Paris]

Subjects
Models, Molecular, Coumaric Acids, Protein Conformation, AcademicSubjects/SCI00010, [SDV]Life Sciences [q-bio], Allosteric regulation, Repressor, Agrobacterium, Biology, Crystallography, X-Ray, Sodium Citrate, 03 medical and health sciences, Allosteric Regulation, Bacterial Proteins, Protein Domains, Transcription (biology), Structural Biology, Genetics, Transcriptional regulation, Genes, Synthetic, Binding site, Promoter Regions, Genetic, Transcription factor, Tetrahydrofolates, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Binding Sites, Effector, 030302 biochemistry & molecular biology, Gene Expression Regulation, Bacterial, DNA binding site, Repressor Proteins, Zinc, Biochemistry, Multigene Family, Protein Multimerization
Abstract

A species-specific region, denoted SpG8-1b allowing hydroxycinnamic acids (HCAs) degradation is important for the transition between the two lifestyles (rhizospheric versus pathogenic) of the plant pathogen Agrobacterium fabrum. Indeed, HCAs can be either used as trophic resources and/or as induced-virulence molecules. The SpG8-1b region is regulated by two transcriptional regulators, namely, HcaR (Atu1422) and Atu1419. In contrast to HcaR, Atu1419 remains so far uncharacterized. The high-resolution crystal structures of two fortuitous citrate complexes, two DNA complexes and the apoform revealed that the tetrameric Atu1419 transcriptional regulator belongs to the VanR group of Pfam PF07729 subfamily of the large GntR superfamily. Until now, GntR regulators were described as dimers. Here, we showed that Atu1419 represses three genes of the HCAs catabolic pathway. We characterized both the effector and DNA binding sites and identified key nucleotides in the target palindrome. From promoter activity measurement using defective gene mutants, structural analysis and gel-shift assays, we propose N5,N10-methylenetetrahydrofolate as the effector molecule, which is not a direct product/substrate of the HCA degradation pathway. The Zn2+ ion present in the effector domain has both a structural and regulatory role. Overall, our work shed light on the allosteric mechanism of transcription employed by this GntR repressor.

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2020
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6. A unique ferrous iron binding mode is associated with large conformational changes for the transport protein FpvC of Pseudomonas aeruginosa

Author

Isabelle J. Schalk, Pierre Legrand, Karl Brillet, Magali Aumont-Nicaise, Solange Moréra, Léa Lo Bello, Loïc Marty, Alain Boussac, Armelle Vigouroux, Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Cristallisation (CRISTA), Département Plateforme (PF I2BC), Mesures d'interactions protéine-protéine (PIM), Photosystème II (PS2), Synchrotron SOLEIL (SSOLEIL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Biotechnologie et signalisation cellulaire (BSC), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Institut de recherche de l'Ecole de biotechnologie de Strasbourg (IREBS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université de Strasbourg (UNISTRA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de recherche de l'Ecole de biotechnologie de Strasbourg (IREBS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire de Spectrochimie Infrarouge et Raman - UMR 8516 (LASIR), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Lille, Institut de biologie et chimie des protéines [Lyon] (IBCP), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0301 basic medicine, Siderophore, siderophore, Iron, Aucun, Molecular Dynamics Simulation, Biochemistry, Ferrous, Divalent, solute-binding protein, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, 0302 clinical medicine, Nickel, Protein purification, [SDV.BBM]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology, Molecular Biology, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, chemistry.chemical_classification, Solute Carrier Proteins, Pyoverdine, Binding Sites, [SDV.BBM.BS]Life Sciences [q-bio]/Biochemistry, Molecular Biology/Structural Biology [q-bio.BM], pyoverdine, Cell Biology, Periplasmic space, [SDV.MP.BAC]Life Sciences [q-bio]/Microbiology and Parasitology/Bacteriology, Transport protein, 030104 developmental biology, chemistry, 030220 oncology & carcinogenesis, Pseudomonas aeruginosa, Biophysics, Ferrous iron binding, Oligopeptides, Bacterial Outer Membrane Proteins, Protein Binding
Abstract

Pseudomonas aeruginosa secretes pyoverdine, a major siderophore to get access to iron, an essential nutrient. Pyoverdine scavenges ferric iron in the bacterial environment with the resulting complex internalized by bacteria. Iron release from pyoverdine in the periplasm involves an iron reduction by an inner membrane reductase and two solute-binding proteins (SBPs) FpvC and FpvF in association with their ABC transporter. FpvC and FpvF belong to two different subgroups of SBPs within the structural cluster A: FpvC and FpvF were proposed to be a metal-binding protein and a ferrisiderophore binding protein, respectively. Here, we report the redox state and the binding mode of iron to FpvC. We first solved the crystal structure of FpvC bound to a fortuitous Ni2+ by single anomalous dispersion method. Using a different protein purification strategy, we determined the structure of FpvC with manganese and iron, which binds to FpvC in a ferrous state as demonstrated by electron paramagnetic resonance. FpvC is the first example of a hexahistidine metal site among SBPs in which the Fe2+ redox state is stabilized under aerobic conditions. Using biophysics methods, we showed that FpvC reversibly bind a broad range of divalent ions. The structure of a mutant mimicking the apo FpvC reveals a protein in an open state with large conformational changes when compared with the metal-bound FpvC. These results highlight that the canonical metal site in FpvC is distinct from those yet described in SBPs and they provide new insights into the mechanism of PVD-Fe dissociation in P. aeruginosa. This article is protected by copyright. All rights reserved. The following values have no corresponding Zotero field:auth-address: 1 Institute for Integrative Biology of the Cell (I2BC), CNRS CEA Univ. Paris-Sud, Université Paris-Saclay, Avenue de la Terrasse, 91198, Gif-sur-Yvette, France. 2 Synchrotron SOLEIL, L'Orme des Merisiers, Saint Aubin BP48, Gif-sur-Yvette, 91198, France. 3 UMR7242, CNRS, Université de Strasbourg, ESBS, Bd Sébastien Brant, F-67412, Illkirch, Strasbourg, France.accession-num: 31318478

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2019
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7. Synthesis of a non-natural glucose-2-phosphate ester able to dupe the acc system of Agrobacterium fabrum

Author

Laila Sago, Armelle Vigouroux, Abbas El Sahili, David Cornu, Laurent Soulère, Si-Zhe Li, Yves Queneau, Solange Moréra, Mohammed Ahmar, Chimie Organique et Bioorganique (COB), Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires (ICBMS), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Supérieure Chimie Physique Électronique de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-École Supérieure Chimie Physique Électronique de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), SICaPS (SICaPS), Département Plateforme (PF I2BC), Université de Lyon-Université de Lyon-École Supérieure de Chimie Physique Électronique de Lyon (CPE)-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), and Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
plasmids, [SDV]Life Sciences [q-bio], Agrobacterium, Crystallography, X-Ray, 01 natural sciences, Biochemistry, Substrate Specificity, 03 medical and health sciences, Residue (chemistry), chemistry.chemical_compound, Hydrolysis, Bacterial Proteins, diesters, Physical and Theoretical Chemistry, 030304 developmental biology, phosphate, 0303 health sciences, opines, biology, Phosphoric Diester Hydrolases, 010405 organic chemistry, Chemistry, Binding protein, Organic Chemistry, Glucosephosphates, Substrate (chemistry), Phosphodiesterase, Esters, Agrobacterium tumefaciens, Periplasmic space, Phosphate, biology.organism_classification, 0104 chemical sciences, hydrolysis, Periplasmic Binding Proteins, glycogen
Abstract

International audience; The first non-natural derivative of the rare D-glucose-2-phosphate (G2P), namely glucose-2-(O-lactic acid phosphate) (G2LP), has been synthesized. When used as sole carbon source, G2LP enables bacterial growth of the plant pathogenic strain Agrobacterium fabrum C58 (formerly referred to as Agrobacterium tumefa-ciens). X-ray crystallography and affinity measurements investigations reveal that G2LP binds the periplasmic binding protein (PBP) AccA similarly to the natural compounds and with the same affinity. Moreover, enzy-matic assays show that it is able to serve as substrate of the phosphodiesterase AccF. The properties found for G2LP demonstrate that the very unusual glucose-2-phosphoryl residue, present in G2LP, can be used as structural feature for designing non-natural systems fully compatible with the Acc cascade of A. fabrum.

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2019
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8. Structural and Biochemical Characterization of Aldehyde Dehydrogenase 12, the Last Enzyme of Proline Catabolism in Plants

Author

David A. Korasick, Radka Končitíková, Martina Kopečná, Eva Hájková, Armelle Vigouroux, Solange Moréra, Donald F. Becker, Marek Šebela, John J. Tanner, David Kopečný, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, gamma-semialdehyde, purification, [SDV]Life Sciences [q-bio], structure refinement, ALDH12, glutamate γ-semialdehyde, delta(1)-pyrroline-5-carboxylate dehydrogenase, Crystallography, X-Ray, 01 natural sciences, Zea mays, Article, Substrate Specificity, 03 medical and health sciences, stress, Structural Biology, expression, proline, Molecular Biology, Phylogeny, 030304 developmental biology, 2. Zero hunger, 0303 health sciences, Physcomitrella patens, model, fungi, food and beverages, crystal-structure, 15. Life on land, Aldehyde Dehydrogenase, Plants, substrate-specificity, metabolism, 010606 plant biology & botany, glutamate gamma-semialdehyde
Abstract

International audience; Heterokonts, Alveolata protists, green algae from Charophyta and Chlorophyta divisions, and all Embryophyta plants possess an aldehyde dehydrogenase (ALDH) gene named ALDH12. Here, we provide a biochemical characterization of two ALDH12 family members from the lower plant Physcomitrella patens and higher plant Zea mays. We show that ALDH12 encodes an NAD +-dependent glutamate gamma-semialdehyde dehydrogenase (GSALDH), which irreversibly converts glutamate gamma-semialdehyde (GSAL), a mitochondrial intermediate of the proline and arginine catabolism, to glutamate. Sedimentation equilibrium and small-angle X-ray scattering analyses reveal that in solution both plant GSALDHs exist as equilibrium between a domain-swapped dimer and the dimer-ofdimers tetramer. Plant GSALDHs share very low-sequence identity with bacterial, fungal, and animal GSALDHs (classified as ALDH4), which are the closest related ALDH superfamily members. Nevertheless, the crystal structure of ZmALDH12 at 2.2-A resolution shows that nearly all key residues involved in the recognition of GSAL are identical to those in ALDH4, indicating a close functional relationship with ALDH4. Phylogenetic analysis suggests that the transition from ALDH4 to ALDH12 occurred during the evolution of the endosymbiotic plant ancestor, prior to the evolution of green algae and land plants. Finally, ALDH12 expression in maize and moss is downregulated in response to salt and drought stresses, possibly to maintain proline levels. Taken together, these results provide molecular insight into the biological roles of the plant ALDH12 family. (C) 2018 Elsevier Ltd. All rights reserved.

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2019
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9. The plant defense signal galactinol is specifically used as a nutrient by the bacterial pathogen Agrobacterium fabrum

Author

Céline Lavire, Magali Aumont-Nicaise, Gilles Comte, Solange Moréra, Thibault Meyer, Ludovic Vial, Armelle Vigouroux, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Mesures d'interactions protéine-protéine (PIM), Département Plateforme (PF I2BC), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon, Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), FRISBI ANR-10-INSB-05-01, and Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0301 basic medicine, Protein Conformation, [SDV]Life Sciences [q-bio], ATP-binding cassette transporter, crystal structure, sugar transport, bacteria, ABC transporter, microbiology, agrobacterium, galactinol, periplasmic binding protein, RFOs, plant defense, Agrobacterium fabrum, Crystallography, X-Ray, Disaccharides, Biochemistry, chemistry.chemical_compound, Plant defense against herbivory, Raffinose, MESB3S, bactérie, Rhizosphere, food and beverages, Plants, Protein Structure and Folding, PF, rhizosphère, B3S, agent pathogène, Agrobacterium, 030106 microbiology, Biology, Stachyose, 03 medical and health sciences, Bacterial Proteins, oligosaccharide, Melibiose, Molecular Biology, fungi, Nutrients, Cell Biology, biology.organism_classification, PIM, chemistry, Agrobacterium tumefaciens, Galactose
Abstract

The bacterial plant pathogen Agrobacterium fabrum uses periplasmic-binding proteins (PBPs) along with ABC transporters to import a wide variety of plant molecules as nutrients. Nonetheless, how A. fabrum acquires plant metabolites is incompletely understood. Using genetic approaches and affinity measurements, we identified here the PBP MelB and its transporter as being responsible for the uptake of the raffinose family of oligosaccharides (RFO), which are the most widespread d-galactose–containing oligosaccharides in higher plants. We also found that the RFO precursor galactinol, recently described as a plant defense molecule, is imported into Agrobacterium via MelB with nanomolar range affinity. Structural analyses and binding mode comparisons of the X-ray structures of MelB in complex with raffinose, stachyose, galactinol, galactose, and melibiose (a raffinose degradation product) revealed how MelB recognizes the nonreducing end galactose common to all these ligands and that MelB has a strong preference for a two-unit sugar ligand. Of note, MelB conferred a competitive advantage to A. fabrum in colonizing the rhizosphere of tomato plants. Our integrative work highlights the structural and functional characteristics of melibiose and galactinol assimilation by A. fabrum, leading to a competitive advantage for these bacteria in the rhizosphere. We propose that the PBP MelB, which is highly conserved among both symbionts and pathogens from Rhizobiace family, is a major trait in these bacteria required for early steps of plant colonization.

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2018
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10. Regulation of hydroxycinnamic acid degradation drives Agrobacterium fabrum lifestyles

Author

Meyer, Thibault, Renoud, Sébastien, Vigouroux, Armelle, Miomandre, Aurélie, Gaillard, Vincent, Kerzaon, Isabelle, Prigent-Combaret, Claire, Comte, Gilles, Moréra, Solange, Vial, Ludovic, Lavire, Céline, Laboratoire d'Ecologie Microbienne - UMR 5557 (LEM), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon, CNRS (Mission pour l'interdisciplinarite, Agromics 2014-2016), EcoGenome project of the French Agence Nationale de la Recherche ANR-BLAN-08-0090, French national program EC2CO-Biohefect/Ecodyn//Dril/MicrobiEn (IBAD), French Ministere de l'Education Nationale, de l'Enseignement Superieur et de la Recherche, FRISBI ANR-10-INSB-05-01, FR BioEnviS Research Federation, Université de Lyon-Université de Lyon-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Lyon (ENVL)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay, Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Saclay-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), and Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
phenolic-compounds, Coumaric Acids, Molecular Structure, catabolic genes, rhodopseudomonas-palustris, molecular-mechanism, virh2 protein, [SDV]Life Sciences [q-bio], Agrobacterium, family transcription factors, DNA, Gene Expression Regulation, Bacterial, Extinction, Biological, dna-binding, Bacterial Proteins, coenzyme-a, ti plasmid, pseudomonas-fluorescens, B3S, Gene Deletion, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Protein Binding, MESB3S
Abstract

WOS:000439338300005; International audience; Regulatory factors are key components for the transition between different lifestyles to ensure rapid and appropriate gene expression upon perceiving environmental cues. Agrobacterium fabrum C58 (formerly called A. tumefaciens C58) has two contrasting lifestyles: it can interact with plants as either a rhizo-sphere inhabitant (rhizospheric lifestyle) or a pathogen that creates its own ecological niche in a plant tumor via its tumor-inducing plasmid (pathogenic lifestyle). Hydroxycinnamic acids are known to play an important role in the pathogenic lifestyle of Agrobacterium spp. but can be degraded in A. fabrum species. We investigated the molecular and ecological mechanisms involved in the regulation of A. fabrum species-specific genes responsible for hydroxycinnamic acid degradation. We characterized the effectors (feruloyl-CoA and p-coumaroyl-CoA) and the DNA targets of the MarR transcriptional repressor, which we named HcaR, which regulates hydroxycinnamic acid degradation. Using an hcaR-deleted strain, we further revealed that hydroxycinnamic acid degradation interfere with virulence gene expression. The HcaR deletion mutant shows a contrasting competitive colonization ability, being less abundant than the wild-type strain in tumors but more abundant in the rhizosphere. This supports the view that A. fabrum C58 HcaR regulation through ferulic and p-coumaric acid perception is important for the transition between lifestyles.

Published
2018
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11. Structural basis for high specificity of octopine binding in the plant pathogen Agrobacterium tumefaciens

Author

Armelle Vigouroux, Abbas El Sahili, Julien Lang, Magali Aumont-Nicaise, Yves Dessaux, Denis Faure, Solange Moréra, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Intéractions Plantes-Bactéries (PBI), Département Microbiologie (Dpt Microbio), Mesures d'interactions protéine-protéine (PIM), Département Plateforme (PF I2BC), CNRS, ANR-Blanc SENSOR [ANR-12-BSV8-0003-01/02/03], Paris-Saclay University [ED 425], and FRISBI [ANR-10-INSB-05-01]

Subjects
[SDV]Life Sciences [q-bio], lcsh:R, lcsh:Medicine, biochemical phenomena, metabolism, and nutrition, Arginine, Article, Bacterial Proteins, Agrobacterium tumefaciens, Host-Pathogen Interactions, bacteria, lcsh:Q, ATP-Binding Cassette Transporters, lcsh:Science, Protein Binding
Abstract

Agrobacterium pathogens of octopine- and nopaline-types force host plants to produce either octopine or nopaline compounds, which they use as nutrients. Two Agrobacterium ABC-transporters and their cognate periplasmic binding proteins (PBPs) OccJ and NocT import octopine and nopaline/octopine, respectively. Here, we show that both octopine transport and degradation confer a selective advantage to octopine-type A. tumefaciens when it colonizes plants. We report the X-ray structures of the unliganded PBP OccJ and its complex with octopine as well as a structural comparison with NocT and the related PBP LAO from Salmonella enterica, which binds amino acids (lysine, arginine and ornithine). We investigated the specificity of OccJ, NocT and LAO using several ligands such as amino acids, octopine, nopaline and octopine analogues. OccJ displays a high selectivity and nanomolar range affinity for octopine. Altogether, the structural and affinity data allowed to define an octopine binding signature in PBPs and to construct a OccJ mutant impaired in octopine binding, a selective octopine-binding NocT and a non-selective octopine-binding LAO by changing one single residue in these PBPs. We proposed the PBP OccJ as a major trait in the ecological specialization of octopine-type Agrobacterium pathogens when they colonize and exploit the plant host.

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2017
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12. The ALDH21 gene found in lower plants and some vascular plants codes for a NADP(+) -dependent succinic semialdehyde dehydrogenase

Author

Radka Končitíková, Armelle Vigouroux, David Kopečný, Lenka Jašková, Jan Vilím, Martina Kopečná, Klaus von Schwartzenberg, Eva Hajkova, Solange Moréra, Pierre Briozzo, Marek Šebela, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Microbiologie et enzymologie structurale (MESB3S), Département Biochimie, Biophysique et Biologie Structurale (B3S), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC), and Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0301 basic medicine, Arginine, [SDV]Life Sciences [q-bio], Aldehyde dehydrogenase, Plant Science, Mitochondrion, Physcomitrella patens, Cofactor, structure-function, Succinic semialdehyde, 03 medical and health sciences, chemistry.chemical_compound, GABA, aldehyde dehydrogenase, Oxidoreductase, Genetics, succinic semialdehyde, ALDH5, x-ray crystallography, chemistry.chemical_classification, biology, ALDH21, Cell Biology, 15. Life on land, biology.organism_classification, 030104 developmental biology, chemistry, Biochemistry, biology.protein, NAD+ kinase, site-directed mutagenesis
Abstract

Lower plant species including some green algae, non-vascular plants (bryophytes) as well as the oldest vascular plants (lycopods) and ferns (monilophytes) possess a unique aldehyde dehydrogenase (ALDH) gene named ALDH21, which is upregulated during dehydration. However, the gene is absent in flowering plants. Here, we show that ALDH21 from the moss Physcomitrella patens codes for a tetrameric NADP(+) -dependent succinic semialdehyde dehydrogenase (SSALDH), which converts succinic semialdehyde, an intermediate of the γ-aminobutyrate (GABA) shunt pathway, into succinate in the cytosol. NAD(+) is a very poor coenzyme for ALDH21 unlike for mitochondrial SSALDHs (ALDH5), which are the closest related ALDH members. Structural comparison between the apoform and the coenzyme complex reveal that NADP(+) binding induces a conformational change of the loop carrying Arg-228, which seals the NADP(+) in the coenzyme cavity via its 2'-phosphate and α-phosphate groups. The crystal structure with the bound product succinate shows that its carboxylate group establishes salt bridges with both Arg-121 and Arg-457 and a hydrogen bond with Tyr-296. While both arginine residues are pre-formed for substrate/product binding, Tyr-296 moves by more than 1 Å. Both R121A and R457A variants are almost inactive demonstrating a key role of each arginine in catalysis. Our study implies that bryophytes but presumably also some green algae, lycopods and ferns, which carry both ALDH21 and ALDH5 genes, can oxidize SSAL to succinate in both cytosol and mitochondria indicating more diverse GABA shunt pathway compared with higher plants carrying only the mitochondrial ALDH5. This article is protected by copyright. All rights reserved.

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