The shape of the bacterium: a key element of the synergy between phages and antibiotics.
The filamentous cyanobacterium Anabaena PCC 7120 is a prokaryotic model of choice for studying cell differentiation in multicellular organisms. Our research seeks to understand how signal transduction is integrated to control genome expression and thus control cell differentiation.
When ammonium is abundant, Anabaena grows in the form of long filaments composed of the same cell type called vegetative cells. When this nitrogen source becomes limiting, 10% of the vegetative cells differentiate into specialized cells, heterocysts, allowing a desirable microoxic environment for the fixation of atmospheric nitrogen. The metabolic interdependence of the two cell types (photosynthetic vegetative cells and nitrogen-fixing heterocysts) allows the growth of the filament. Heterocysts form in a semi-regular spacing, making Anabaena a model of choice for the study of « biological patterns » formation. The PatN protein is essential for the formation of functional heterocysts and for establishing a correct differentiation « pattern ». Indeed, a patN mutant is not capable of surviving when atmospheric nitrogen is the only nitrogen source. Moreover, the patN gene is strictly conserved across all multicellular cyanobacteria capable of differentiation, indicating an important role in this cellular process. However, the mechanism by which PatN exerts its function is unknown to date. The goal of this thesis project is to elucidate the molecular mechanism allowing PatN to regulate the formation of heterocysts.
Elucidation du mécanisme d’action d’un facteur essentiel à la différenciation cellulaire chez les cyanobactéries.
La cyanobactérie filamenteuse, Anabaena PCC 7120 est un modèle procaryote de choix pour l’étude de la différenciation cellulaire chez un organisme multicellulaire. Notre recherche cherche à comprendre comment la transduction des signaux est intégrée pour contrôler l’expression du génome et ainsi contrôler la différenciation cellulaire.
Lorsque l’ammonium est abondant, Anabaena croît sous forme de long filaments constitués d’un même type cellulaire appelé cellule végétative. Quand cette source d’azote devient limitante, 10% des cellules végétatives se différencient en cellules spécialisées, les hétérocystes, permettant un environnement microoxique souhaitable pour la fixation de l’azote atmosphérique. L’interdépendance métabolique des deux types cellulaires (cellules végétatives photosynthétiques et hétérocystes fixateurs d’azote) permet la croissance du filament. Les hétérocystes se forment selon un espacement semi-régulier, faisant aussi d’Anabaena un modèle de choix pour l’étude de la formation de « patterns biologiques ». La protéine PatN est essentielle à la formation d’hétérocystes fonctionnels et à l’établissement d’un « pattern » de différenciation correct. En effet, un mutant patN n’est pas capable de survivre lorsque l’azote atmosphérique est la seule source d’azote. De plus, le gène patN est strictement conservé chez toutes les cyanobactéries multicellulaires capables de différenciation, indiquant un rôle important dans ce processus cellulaire. Toutefois, le mécanisme par lequel PatN exerce sa fonction est à ce jour inconnu. Le but de ce projet de thèse est d’élucider le mécanisme moléculaire permettant à PatN de réguler la formation des hétérocystes.
