Computational modeling of virulence genes expression : A study of gene regulation during plant pathogenesis

par Shiny Martis Badiadka

Thèse de doctorat en Biomath-Bioinfo-Génomique evolutive

Sous la direction de Sam Meyer et de Sylvie Reverchon-Pescheux.

Soutenue le 06-11-2020

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation , en partenariat avec Institut national des sciences appliquées de Lyon (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) , MAP - Microbiologie, Adaptation et Pathogénie, UMR 5240 (Lyon, Rhône) (laboratoire) et de Microbiologie- adaptation et pathogénie / MAP (laboratoire) .

Le président du jury était Hidde De-Jong.

Le jury était composé de Sam Meyer, Sylvie Reverchon-Pescheux, Hidde De-Jong, Stéphane Genin.

Les rapporteurs étaient Stéphane Genin.

  • Titre traduit

    Modélisation informatique de l'expression des gènes de virulence : Une étude de la régulation des gènes au cours de la pathogenèse végétale


  • Résumé

    Les phytopathogènes constituent une menace majeure pour la sécurité alimentaire partout dans le monde. Les gènes de virulence permettent aux pathogènes de infectent l'hôte et posent des menaces. Nous étudions et modélisons par ordinateur l'expression de la virulence chez les pathogènes. Les gènes pel, un facteur de virulence majeur dans les bactéries pectinolytiques qui infectent les plantes et provoquent la maladie de la pourriture molle. Les enzymes Pel libérées par le pathogène entraînent la macération des tissus dans la culture et facilitent la pathogenèse. Nous modéliser les gènes pel dans notre organisme modèle Dickeya dadantii. Nous étudions les gènes pelD / E qui codent des protéines avec activités enzymatiques similaires, mais partagent également le même ensemble de régulateurs transcriptionnels, soulevant ainsi la question de le bénéfice de cette duplication et le rôle spécifique de ces deux gènes. Nous modélisons leur expression avec respect Répresseur KdgR et activateur CRP. Nous développons un modèle cinétique dynamique quantitatif de ce processus, qui reproduit le comportement observé des deux gènes et explique leur rôle spécifique dans l'infection. Le règlementaire une partie du modèle est basée sur des valeurs expérimentales, et les paramètres cinétiques ajustés sont soumis à des Évaluation. Le modèle est robuste et a de multiples applications pour étudier la pathogenèse des bactéries pectinolytiques. De plus, nous explorons l'instance de répression du catabolite du carbone observée lors de la régulation de la virulence gènes Dickeya dadantii. Le nouvel antibiotique seconéolitsine est caractérisé dans l'organisme modèle Gram négatif Dickeya dadantii. Croissance des études cinétiques et MIC sont réalisées. Les variations du niveau de surenroulement en présence de séconéolitsine et la novobiocine sont quantifiées et analysées. L'effet du surenroulement sur l'expression des gènes, en particulier Le gène pelE est étudié à l'aide du nouvel antibiotique seconéolitsine. L'étude explore le rôle du surenroulement en tant que gène régulateur


  • Résumé

    Plant pathogens are a major threat to food security all around the world. Virulence genes enable the pathogens to disease the host and pose threats. We study and computationally model the expression of virulence in pathogens. The pel genes, a major virulence factor in pectinolytic bacteria which infect plants and cause soft rot disease. The Pel enzymes released by the pathogen result in the maceration of tissue in crops and facilitate pathogenesis. We model the pel genes in our model organism Dickeya dadantii. We study pelD/E genes which encode proteins with similar enzymatic activities, but also share the same set of transcriptional regulators, thus raising the question of the benefit of this duplication and the specific role of these two genes. We model their expression with respect to the KdgR repressor and CRP activator. We develop a quantitative dynamic kinetic model of this process that reproduces the observed behavior of the two genes and explains their specific role in the infection. The regulatory part of the model is based on experimental values, and fitted kinetic parameters are subjected to systematic evaluation. The model is robust and has multiple applications for studying the pathogenesis of pectinolytic bacteria. In addition, we explore the instance of carbon catabolite repression observed during the regulation of virulence genes Dickeya dadantii. The novel antibiotic seconeolitsin is characterized in the gram negative model organism Dickeya dadantii. Growth kinetics and MIC studies are carried out. The variations in the level of supercoiling in the presence of seconeolitsin and novobiocin are quantified and analyzed. The effect of supercoiling on the expression of genes, especially the pelE gene is studied using the novel antibiotic seconeolitsin. The study explores the role of supercoiling as a gene regulator.


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Informations

  • Sous le titre : Computational modeling of virulence genes expression : A study of gene regulation during plant pathogenesis
  • Détails : 1 vol. (181 p.)
  • Annexes : Bibliographie, 4 p.
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