Les bactéries pathogènes Gram négatives injectent un répertoire d’effecteurs dans les cellules hôtes pour interférer avec les réponses de défense. Certains de ces effecteurs appartiennent à la famille Yersinia outer protein J (YopJ), produits par des bactéries pathogènes d’animaux ou de plantes. Dotés d’une activité acétyltransférase, ces effecteurs favorisent la virulence du pathogène en acétylant des composantes spécifiques de l'hôte. Cependant, l'éventail des composantes hôtes ciblées reste largement méconnu. Pour mieux comprendre les fonctions de virulence des effecteurs YopJ, nous avons recherché les cibles potentielles de deux membres de la famille YopJ : PopP2 et son proche homologue, XopJ6, respectivement issus des bactéries phytopathogènes Ralstonia pseudosolanacearum et Xanthomonas campestris pv. campestris. Ces deux effecteurs manipulent les facteurs de transcription défensifs WRKY impliqués pour inhiber la mise en place des réponses immunitaires. Chez Arabidopsis, ils entrainent l’activation de la paire d’immuno-récepteurs RPS4/RRS1-R, en acétylant le domaine WRKY intégré à RRS1-R. De façon intéressante, XopJ6CN13, un variant naturel de XopJ6, a été récemment décrit comme capable d'échapper à la reconnaissance par RPS4/RRS1-R grâce à la substitution unique N382K qui perturbe l'interaction physique avec les protéines WRKY. XopJ6CN13 conserve les fonctions de virulence de XopJ6, probablement en interférant avec des composants de l'hôte autres que les facteurs de transcription WRKY.
Le criblage d’une banque double hybride réalisé dans l’équipe avait permis d'identifier l'ARID3 (AT RIch DNA-binding 3) d'Arabidopsis comme une cible potentielle de PopP2. Grâce à différentes approches, nous avons découvert que ARID3, et ses deux plus proches homologues ARID2 et ARID4, interagissent physiquement avec PopP2 in planta et représentent des substrats de l'activité acétyltransférase de PopP2. Les protéines ARID2/3/4 sont des composants des complexes PEAT de remodelage de la chromatine. Nos résultats montrent que PopP2 affecte négativement l’homo-oligomerisation de ARID3 et de ARID4 in planta mais favorise l'interaction d'ARID3 et d'ARID4 avec PWWP1, une autre composante des complexes PEAT, avec laquelle PopP2 peut également interagir. Ces données suggèrent que PopP2 pourrait moduler l'assemblage des complexes PEAT, probablement pour interférer avec leurs fonctions de régulation transcriptionnelle et favoriser l'infection par Ralstonia chez Arabidopsis. Conformément à ce modèle, la mutation des gènes ARID2/3/4 entraîne une réduction de la croissance de R. solanacearum dans l’hôte. En outre, des données préliminaires montrent que XopJ6 interagit également avec ARID3 et PWWP1, ce qui suggère que les complexes PEAT sont potentiellement des cibles communes de ces deux effecteurs.
Afin d'établir un inventaire relativement exhaustif des protéines susceptibles d'interagir avec XopJ6 et PopP2 in planta, nous avons utilisé une méthode de marquage de proximité des protéines impliquant une biotine ligase (TurboID) dans des lignées transgéniques d'Arabidopsis exprimant PopP2, XopJ6 ou XopJ6N382K fusionnés avec la TurboID sous contrôle d’un promoteur inductible à la dexaméthasone. Après purification, une analyse des protéines biotinylées, basée sur une identification par spectrométrie de masse, a révélé la présence de protéines spécifiques ou communes aux deux effecteurs au sein des protéomes proximaux d'intérêt. Une caractéristique remarquable de ces protéomes proximaux est un enrichissement significatif en composantes d'autres complexes de remodelage de la chromatine bien caractérisés.
Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent fortement que les effecteurs PopP2 et XopJ6 produits par deux bactéries pathogènes dévastatrices pourraient promouvoir l'infection en interférant avec diverses fonctions de l’hôte et notamment avec le régulation transcriptionnelle médiée par differents complexes de remodelage de la chromatine. |
Gram-negative bacterial pathogens inject variable repertoires of effector proteins into host cells to interfere with defense responses. Among those, the Yersinia outer protein J (YopJ) effector family of acetyltransferases, produced by diverse animal and plant bacterial pathogens, promote pathogen virulence by acetylating specific host components. However, the range of host processes that YopJ effectors can interfere with remains elusive. To better understand how YopJ effectors could exert their virulence functions, we searched for the partner proteins of two well-characterized YopJ members from two bacteria affecting crops: the Ralstonia pseudosolanacearum PopP2 effector and its close homolog, XopJ6 from Xanthomonas campestris pv. campestris. Both effectors target defensive WRKY transcription factors (TFs) to dampen basal immune responses. In Arabidopsis, they also trigger activation of the RPS4/RRS1-R-dependent immunity through acetylation of a WRKY domain integrated into RRS1-R. XopJ6CN13, a natural variant of XopJ6, was recently described as capable of evading host recognition thanks to the single substitution N382K that disrupts physical interaction with WRKY proteins. Very interestingly, XopJ6CN13 retains XopJ6 virulence functions, likely through interference with host components other than WRKY TFs.
PopP2 was shown to target at least two other host components outside of the WRKY proteins. Based on the hypothesis that PopP2 is a multi-targeting effector, we sought to investigate the full extent of PopP2 virulence targets in the host. A yeast two-hybrid screening previously performed in the team identified the Arabidopsis ARID3 (AT RIch DNA-binding 3) as a potential interacting partner of PopP2. Thus, we first aimed at characterizing this novel potential interactor. By using a combination of various approaches, we found that ARID3 and its two close homologs ARID2 and ARID4 physically interact with PopP2 in planta and behave as substrates of PopP2 acetyltransferase activity. ARID2/3/4 proteins are core components of the chromatin remodeling PEAT complexes. Interestingly, we found that while PopP2 negatively affects ARID3 and ARID4 self-interactions in planta, it promotes the interaction of ARID3 and ARID4 with PWWP1, another component of PEAT complexes, with which PopP2 can also interact. These data suggest that PopP2 could modulate PEAT complexes assembly, likely to interfere with their epigenetic regulatory functions and promote Ralstonia infection in Arabidopsis. Consistent with this model, disruption of ARID2/3/4 genes results in reduced growth of R. solanacearum. Additionally, preliminary data show that XopJ6 also interacts with ARID3 and PWWP1, suggesting PEAT complexes as potential common targets of the effectors.
To establish the most exhaustive list of putative interacting proteins, we conducted a proximity-dependent protein labeling method involving a biotin ligase (TurboID) in dexamethasone-inducible Arabidopsis lines expressing PopP2, XopJ6 or XopJ6N382K variants fused with the TurboID biotin ligase. A mass-spectrometry-based analysis revealed specific but also shared host components in the proximal proteomes of PopP2 and XopJ6 variants. A remarkable feature of these proximal proteomes is a significant enrichment in components involved in other well-described chromatin remodeling complexes, such as NuA4 and SAGA.
Taken together, our results strongly suggest that the YopJ effectors PopP2 and XopJ6 from two devastating plant bacterial pathogens could promote infection by manipulating various functions in the host, in particular transcriptional regulation through the targeting of chromatin remodeling complexes. |