Identification of a new regulatory pathway for the K-State in bacillus subtilis

Identification d’une nouvelle voie de regulation du K-state chez Bacillus subtilis Bacillus subtilis, une bactérie Gram-positive présente dans le sol, peut lorsque les nutriments sont en concentrations limitantes, sporuler, former des biofilms ou devenir compétente. La compétence est, chez B. subtilis, caractérisée par un arrêt de la division cellulaire, une tolérance aux antibiotiques et l'expression de plus d'une centaine de gènes. L'expression de la compétence, aussi désignée sous le nom de " K-state ", est dépendante de la synthèse du facteur de transcription ComK et se fait de façon stochastique résultant en la formation de deux sous-populations bactériennes, non-compétentes et compétentes. L'émergence, à partir de cellules génétiquement identiques, de deux sous-populations distinctes est une stratégie de survie très répandue chez les procaryotes, connue sous le nom de " bet-hedging ". Bien que les mécanismes de régulation du développement de la compétence ont, chez B. subtilis, largement été étudiés au cours des dernières années, la raison pour laquelle les souches non-domestiques sont très peu transformables (1-2% de la population) comparé aux souches domestiques (~15%) reste méconnue. Nous démontrons ici que c'est essentiellement dû à une mutation de transition dans le promoteur du gène degQ. Cette mutation diminue la synthèse de DegQ, protéine impliquée dans la régulation de la formation de biofilms, de la synthèse d'exoprotéases et de la transformation génétique. DegQ est une protéine impliquée dans le transfert d'un groupe phosphoryl entre la kinase DegS et son substrat DegU. Une faible quantité de DegQ diminue la concentration en DegU~P ce qui a pour conséquence la désinhibition de l'opéron srfA entrainant une accumulation de ComK et l'expression de la compétence. C'est ainsi que, dans les souches domestiques de B. subtilis, un plus grand nombre de bactéries atteignent le niveau nécessaire en ComK pour activer une boucle d'auto-activation transcriptionnelle de comK. Nous démontrons aussi que l'activation transcriptionnelle de srfA est, dans les souches non-domestiques, transitoire alors que la population bactérienne entre en phase stationnaire de croissance. Ces données indiquent que le développement de la compétence est moins fréquent et plus transitoire dans les souches non-domestiques de B. subtilis. De plus, cette limitation du K-state dans les souches non-domestiques est plus importante que précédemment " pensé " probablement dû à la domestication de B. subtilis au cours de ces 50 dernières années. Ce travail reflète non seulement, l'importance de l'utilisation de souches non-domestiques dans la caractérisation des voies de régulation de la compétence chez B. subtilis, mais aussi la portée du choix de modèle biologique dans l'étude de phénomènes biologiques complexes.