Le rôle du facteur de transcription AoMsn2 dans la voie de signalisation Hog1 sur la croissance, le développement et la pathogénicité fongiques

Introduction

Les nématodes parasites des plantes causent des pertes agricoles importantes chaque année, tandis que les champignons piégeurs de nématodes (Nematode-Trapping Fungi, NT fungi) deviennent un modèle d’étude des interactions entre les champignons et les nématodes grâce à leur capacité à former des structures spécialisées pour capturer les nématodes. Arthrobotrys oligospora est un champignon NT typique, capable de capturer et de tuer les nématodes en formant des réseaux adhésifs. Des études antérieures ont montré que la voie de signalisation de la glycérol à haute osmolarité (Hog1) joue un rôle clé dans la régulation osmotique et l’activité nématicide d’A. oligospora. Cependant, la fonction des facteurs de transcription en aval de la voie Hog1 chez les champignons NT reste mal comprise. Cette étude vise donc à explorer la fonction d’AoMsn2, un facteur de transcription en aval de la voie Hog1, ainsi que son réseau de régulation potentiel chez A. oligospora.

Source de l’article

Cette étude a été menée par Qianqian Liu, Kexin Jiang, Shipeng Duan, Na Zhao, Yanmei Shen, Lirong Zhu, Ke-Qin Zhang, Jinkui Yang, entre autres auteurs, affiliés à la School of Life Sciences de l’Université du Yunnan et au Key Laboratory for Microbial Diversity of Southwest China du Ministère de l’Éducation. L’étude a été publiée en 2025 dans le Journal of Advanced Research, sous le titre Identification of a Transcription Factor AoMsn2 of the HOG1 Signaling Pathway Contributes to Fungal Growth, Development and Pathogenicity in Arthrobotrys oligospora.

Processus de recherche

1. Analyse de séquence et phylogénie du gène AoMsn2

Les chercheurs ont d’abord obtenu le gène AoMsn2 (Aol_s00076g216) à partir du génome d’A. oligospora en utilisant la recherche BlastP sur NCBI. En calculant le point isoélectrique et la masse moléculaire, ils ont déterminé que AoMsn2 avait une masse moléculaire de 55,12 kDa et un point isoélectrique de 5,79. Ensuite, à travers des alignements de séquences multiples et une analyse phylogénétique, les chercheurs ont constaté que AoMsn2 partageait une forte similitude de séquence (87,9 %–96,2 %) avec d’autres homologues de champignons NT, mais une faible similitude (24,2 %–29,0 %) avec les homologues des champignons filamenteux.

2. Construction des mutants de délétion d’AoMsn2

Pour étudier la fonction d’AoMsn2 chez A. oligospora, les chercheurs ont construit des mutants de délétion par recombinaison homologue. Ils ont amplifié les séquences flanquantes d’AoMsn2 par PCR, les ont liées à un gène de résistance à l’hygromycine (hph), et ont réussi à créer les mutants AoMsn2 grâce à des techniques de transformation chez la levure et les protoplastes. La construction des mutants a ensuite été validée par Southern blot.

3. Expériences phénotypiques

Les chercheurs ont observé et quantifié en détail la croissance mycélienne, la formation de conidies, la formation de structures de piégeage et l’efficacité de prédation des nématodes chez les souches sauvages (WT) et les mutants AoMsn2 cultivées sur des milieux PDA, TYGA et TG. Les résultats ont montré que la croissance mycélienne des mutants AoMsn2 était significativement ralentie, la production de conidies et leur taux de germination étaient réduits, et la formation de structures de piégeage ainsi que l’efficacité de prédation des nématodes étaient gravement affectées.

4. Tests de réponse au stress

Pour explorer le rôle d’AoMsn2 dans la réponse au stress, les chercheurs ont cultivé les souches WT et les mutants sur des milieux contenant différents agents de stress (comme le peroxyde d’hydrogène, NaCl, le sorbitol, etc.) et ont observé leur croissance. Les résultats ont montré que les mutants AoMsn2 étaient significativement plus sensibles au stress oxydatif et au stress osmotique.

5. Expériences sur le métabolisme lipidique et l’autophagie

En utilisant la coloration au BODIPY et la microscopie électronique à transmission (TEM), les chercheurs ont observé une accumulation significative de gouttelettes lipidiques (LDs) chez les mutants AoMsn2, avec une augmentation de leur volume. De plus, la croissance des mutants était limitée sur des milieux contenant différents acides gras, indiquant qu’AoMsn2 joue un rôle important dans le métabolisme lipidique. Par ailleurs, grâce à la coloration au MDC et à l’analyse transcriptomique, les chercheurs ont découvert qu’AoMsn2 était également impliqué dans la régulation de la voie autophagique.

6. Analyse transcriptomique et métabolomique

Pour approfondir le réseau de régulation d’AoMsn2, les chercheurs ont effectué un séquençage d’ARN et une analyse métabolomique des souches WT et des mutants. Les résultats ont montré que plusieurs voies métaboliques (comme le métabolisme des glycérides, la synthèse des acides gras, etc.) étaient significativement réduites chez les mutants AoMsn2, et que la synthèse de métabolites secondaires spécifiques à A. oligospora, les Arthrobotrisins, était significativement augmentée.

7. Expérience de double hybride chez la levure

Grâce à une expérience de double hybride chez la levure, les chercheurs ont identifié les interactions d’AoMsn2 avec plusieurs protéines (comme Aohog1, AoMcm1, AoArc18, etc.) et ont cartographié le réseau d’interaction protéique d’AoMsn2.

Résultats et conclusions

1. AoMsn2 régule la croissance et le développement mycéliens

L’étude a révélé que la croissance mycélienne des mutants AoMsn2 était significativement ralentie, avec des cellules mycéliennes gonflées et une distance réduite entre les septums. De plus, le nombre de noyaux cellulaires était significativement réduit chez les mutants, indiquant qu’AoMsn2 joue un rôle clé dans la croissance et la morphogenèse mycéliennes.

2. AoMsn2 régule la formation et la germination des conidies

La production de conidies et leur taux de germination étaient significativement réduits chez les mutants AoMsn2, et l’expression de plusieurs gènes liés à la formation des conidies était significativement diminuée, montrant qu’AoMsn2 est essentiel à la formation des conidies.

3. AoMsn2 régule la formation des structures de piégeage et l’efficacité de prédation des nématodes

La capacité des mutants AoMsn2 à former des structures de piégeage était significativement réduite, tout comme leur efficacité à capturer les nématodes, indiquant qu’AoMsn2 est crucial pour la prédation des nématodes.

4. AoMsn2 régule la réponse au stress

Les mutants AoMsn2 étaient significativement plus sensibles aux stress oxydatif et osmotique, montrant qu’AoMsn2 joue un rôle important dans la réponse au stress chez les champignons.

5. AoMsn2 régule le métabolisme lipidique et l’autophagie

Les mutants AoMsn2 présentaient une accumulation significative de gouttelettes lipidiques, et leur croissance était limitée sur des milieux contenant des acides gras, indiquant qu’AoMsn2 est crucial pour le métabolisme lipidique. De plus, la voie autophagique était affectée chez les mutants, montrant qu’AoMsn2 est impliqué dans la régulation de l’autophagie.

6. AoMsn2 régule la synthèse des métabolites secondaires

L’analyse métabolomique a révélé que le niveau d’Arthrobotrisins était significativement augmenté chez les mutants AoMsn2, indiquant qu’AoMsn2 régule la synthèse des métabolites secondaires.

Importance et valeur de l’étude

Cette étude révèle pour la première fois la multifonctionnalité d’AoMsn2 chez A. oligospora, en montrant son rôle crucial dans la croissance mycélienne, la formation des conidies, la création de structures de piégeage, l’efficacité de prédation des nématodes, ainsi que dans le métabolisme lipidique et l’autophagie. Grâce à l’analyse transcriptomique et métabolomique, les chercheurs ont mis en lumière le réseau de régulation potentiel d’AoMsn2, fournissant une base moléculaire importante pour comprendre les mécanismes de morphogenèse et d’adaptation environnementale des champignons NT. De plus, les résultats de cette étude offrent des pistes théoriques pour le développement de stratégies efficaces de contrôle biologique des nématodes.

Points forts de l’étude

1. La multifonctionnalité d’AoMsn2 chez A. oligospora a été systématiquement révélée pour la première fois.
2. L’analyse transcriptomique et métabolomique a permis de découvrir le réseau de régulation potentiel d’AoMsn2.
3. L’étude fournit une base moléculaire importante pour comprendre les mécanismes de morphogenèse et d’adaptation environnementale des champignons NT.
4. Les résultats de l’étude offrent des pistes théoriques pour le développement de stratégies efficaces de contrôle biologique des nématodes.