WO2001075115A1 - Gene 763 de champignon phytopathogene magnaporthe grisea et son utilisation pour l'identification de composes fongicides - Google Patents

Gene 763 de champignon phytopathogene magnaporthe grisea et son utilisation pour l'identification de composes fongicides Download PDF

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WO2001075115A1
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WO
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polynucleotide
polypeptide
gene
seq
pathogenesis
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PCT/FR2001/000907
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Marc-Henri Lebrun
Stéphanie SIBUET
Marie-Pascale Latorse
Original Assignee
Aventis Cropscience S.A.
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Priority to US12/499,494 priority patent/US20100022027A1/en

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K14/00—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/37—Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from fungi

Definitions

  • the present invention relates to a new gene 763 essential for the pathogenesis of the fungus.
  • the subject of the invention is polynucleotides 763, polypetides 763, host organisms expressing a polypeptide 763 and their uses for the identification of new antifungal molecules.
  • This second category of potential target genes for fungicidal molecules is particularly important for the development of a new generation of fungicide products that are more respectful of the environment, specifically attacking the pathogenic power of pathogenic fungi.
  • the present invention relates to the identification and cloning of a new gene 763 essential for the pathogenesis of the fungus.
  • a mutant 763 of Magnaporthe grisea in which the gene is inactivated, has a pathogenesis reduced to 95%.
  • the 763 gene codes for a transcription factor comprising a bZIP type motif, composed of a predominantly basic motif of DNA sequence-specific binding followed by another so-called "leucine zipper", necessary for dimerization of the protein. This motif is characteristic of a large family of proteins that regulate gene expression.
  • the invention also relates to the use of the 763 gene to identify new antifungal molecules and the use of the 763 gene to identify other genes involved in the pathogenesis of the fungus whose expression is regulated by 763. Description of the sequence list
  • SEQ ID No. 1 Magnaporthe grisea gene 763
  • SEQ ID No. 2 Magnaporthe grisea gene 763 cDNA
  • SEQ ID No. 3 Magnaporthe grisea polypeptide 763
  • SEQ ID No. 4 Neurospora crassa gene 763 cDNA
  • SEQ ID No. 5 Neurospora crassa polypeptide 763
  • the present invention relates to polynucleotides comprising a fungus gene 763.
  • the 763 gene can be isolated from phytopathogenic fungi such as Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis, Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum and Venturia inaequ.
  • the 763 gene is isolated from phytopathogenic fungi of the genus Magnaporthe.
  • the polynucleotides of the invention comprise a Magnaporthe grisea gene 763.
  • the polynucleotides of the present invention comprise the coding sequence of a Magnaporthe grisea gene 763.
  • the term “polynucleotides 763” designates all of the polynucleotides of the present invention, preferably, the polynucleotides of the genomic sequence of 763, the polynucleotides of the cDNA sequence of 763, as well as the polynucleotides coding for the polypeptides 763 of the present invention.
  • polynucleotides 763 also denotes recombinant polynucleotides comprising the said polynucleotides.
  • polynucleotide means a single-stranded nucleotide chain or its complement or a double-stranded nucleotide chain which may be of DNA or RNA type.
  • the polynucleotides of the invention are of the DNA type, in particular double stranded DNA.
  • polynucleotide also denotes modified oligonucleotides and polynucleotides.
  • the polynucleotides of the present invention are isolated or purified from their natural environment.
  • the polynucleotides of the present invention can be prepared by conventional techniques of molecular biology as described by Sambrook et al. (Molecular Cloning: A Labratory Manual, 1989) or by chemical synthesis.
  • the invention relates to polynucleotides comprising the genomic sequence of the Magnaporthe grisea gene 763 of SEQ ID No. 1.
  • This genomic sequence includes 4 exons (positions 723-770, 925-1194, 1273-1554, 1663-1778 of SEQ ID No. 1), 3 introns (positions 771-924, 1195-1272, 1555-1662 of SEQ ID NO.l) and 5 'and 3' regulatory sequences.
  • the polynucleotides of the genomic sequence of 763 comprise a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) the polynucleotide of SEQ ID No.1, b) a polynucleotide comprising at least one exon of SEQ ID No.1; c) a polynucleotide comprising a combination of exons of SEQ ID No.1.
  • the present invention also relates to a polynucleotide comprising a regulatory sequence 5 ′ or 3 ′ of the gene 763 of Magnaporthe grisea.
  • the invention relates to a polynucleotide comprising the promoter of the gene 763 of Magnaporthe grisea whose sequence is between position 1 and position 705 of SEQ ID No. 1.
  • the invention relates to a polynucleotide comprising a biologically active fragment of the promoter of the Magnaporthe grisea gene 763, the sequence of which is between position 1 and position 705 of SEQ ID No. 1.
  • biologically active fragment is meant above a polynucleotide having a promoter activity and more particularly a promoter activity in fungi.
  • the techniques making it possible to evaluate the promoter activity of a polynucleotide are well known to those skilled in the art. These techniques conventionally involve the use of an expression vector comprising, in the direction of transcription, the polynucleotide to be tested and a reporter gene (see Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual, 1989).
  • the invention also relates to polynucleotides comprising the cDNA of 763 of Magnaporthe grisea of SEQ ID No. 2.
  • the cDNA of the gene 763 of Magnaporthe grisea comprises the coding sequence of the gene 763 as well as a regulatory sequence 5 ′ UTR and a 3 'UTR regulatory sequence.
  • the invention relates more particularly to polynucleotides comprising the coding sequence of the Magnaporthe grisea gene 763, the sequence of which is between position 17 and position 733 of SEQ ID No. 2.
  • the invention also extends to polynucleotides comprising a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) the polynucleotide of SEQ ID No. 1; b) the polynucleotide of SEQ ID No. 2; c) the polynucleotide of SEQ ID No. 4; d) a polynucleotide homologous to a polynucleotide as defined in a) or b) or c); e) a polynucleotide capable of hybridizing selectively to a polynucleotide as defined in a) or b) or c).
  • homologous a polynucleotide having one or more sequence modifications compared to the reference sequence. These modifications can be deletions, additions or substitutions of one or more nucleotides of the reference sequence.
  • the percentage of homology will be at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% and preferably at least 98%) and more preferably at least 99% ) relative to the reference sequence.
  • the methods for measuring and identifying the homologies between the nucleic acid sequences are well known to those skilled in the art. One can use for example the PILEUP or BLAST programs (in particular Altschul et al., J. Mol.Evol.
  • the invention therefore relates to polynucleotides comprising polynucleotides having at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%), 98%) and preferably at least 98%> and more preferably at least 99% ) of homology with the polynucleotides 763, the polynucleotides of SEQ ID No.1-2 or the polynucleotides of SEQ ID No. 4.
  • the invention relates to a polynucleotide comprising a polynucleotide of at least 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucleotides having at least 70%, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% and preferably at least 98% and more preferably at least 99%> d ' homology with polynucleotides 763, polynucleotides of SEQ ID No.1-2 or polynucleotides of SEQ ID No. 4.
  • polynucleotides homologous to a reference polynucleotide retain the function of the reference sequence.
  • sequence capable of selective hybridization is meant according to the invention the sequences which hybridize with the reference sequence at a level above the background noise significantly.
  • the level of the signal generated by the interaction between the sequence capable of selective hybridization and the reference sequences is generally 10 times, preferably 100 times more intense than that of the interaction of the other DNA sequences generating the background noise.
  • the stringent hybridization conditions allowing selective hybridization are well known to those skilled in the art. In general, the hybridization and washing temperature is at least 5 ° C. lower than the Tm of the reference sequence at a given pH and for a given ionic strength.
  • the hybridization temperature is at least 30 ° C for a polynucleotide of 15 to 50 nucleotides and at least 60 ° C for a polynucleotide of more than 50 nucleotides.
  • hybridization is carried out in the following buffer: 6X SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 0.02% PVP, 0.02% Ficoll, 0.02% BSA, 500 ⁇ g / ml denatured salmon sperm DNA.
  • the washes are for example carried out successively at low stringency in a 2X SSC buffer, 0.1%> SDS, at medium stringency in a 0.5X SSC buffer, 01% .SDS and at high stringency in a 0.1X SSC buffer, 0.1% SDS.
  • Hybridization can of course be carried out according to other usual methods well known to those skilled in the art (see in particular Sambrook et al., Molecular Cloning: A Labratory Manual, 1989).
  • the invention therefore relates to polynucleotides comprising a polynucleotide capable of hybridizing selectively with the polynucleotide of SEQ ID Nos.1-2 or the polynucleotide of SEQ ID No. 4.
  • the invention relates to a polynucleotide comprising a polynucleotide of at least 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucleotides capable of hybridizing selectively with the polynucleotide of SEQ ID Nos. 1-2 or the polynucleotide of SEQ ID No. 4
  • the polynucleotides which selectively hybridize to a reference polynucleotide retain the function of the reference sequence.
  • the polynucleotides of the present invention retain the function of the Magnaporthe grisea gene 763 and code for a transcription factor essential to the pathogenesis of the fungus expressed at the start of the infectious stage.
  • the polynucleotides of the present invention complement a mutant 763 of Magnaporthe grisea and restore its pathogenicity for rice and barley.
  • a mutant 763 according to the invention is a mutant of Magnaporthe grisea in which the gene 763 of SEQ ID No. 1 is inactivated by techniques well known to those skilled in the art.
  • the present invention also relates to allelic variants or homologs of the Magnaporthe grisea gene 763.
  • the present invention also relates to the identification and cloning of genes homologous to the Magnaporthe grisea gene 763 in other phytopathogenic fungi.
  • these homologous genes are capable of being isolated or cloned from a phytopathogenic fungus chosen from Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis. Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum,
  • a subject of the invention is therefore the use of a polynucleotide or a fragment of a polynucleotide of SEQ ID No. 1 and SEQ ID No. 2 according to the invention for the identification of homologous genes in other phytopathogenic fungi.
  • Techniques for cloning homologous 763 genes into other phytopathogenic fungi are well known to those of skill in the art. Cloning is carried out, for example, by screening cDNA libraries or genomic DNA libraries with a polynucleotide or a fragment of a polynucleotide of SEQ ID No. 1 and SEQ ID No.2.
  • Phytopathogenic fungus 763 genes can also be identified in databases by nucleotide or protein BLAST using SEQ ID NOs. 1-3.
  • the cloned genes retain the function of the Magnaporthe grisea gene 763 and code for a transcription factor essential to the pathogenesis of the fungus expressed at the start of the infectious stage.
  • sequences of the cloned genes can be analyzed according to known methods in order to establish that they code for a fungus transcription factor and in particular in order to establish that they code for a polypeptide comprising a motif of the bZIP type, composed of a predominantly basic sequence-specific DNA binding motif followed by another so-called "leucine zipper", necessary for the dimerization of the protein.
  • techniques to establish that a gene known is essential to the pathogenesis of a fungus are known to those skilled in the art.
  • the gene studied is inactivated in the fungus by conventional techniques of molecular biology, in particular the replacement of the gene with a marker gene by homologous recombination.
  • the reduction in the pathogenesis of the fungus containing the inactivated gene is analyzed by phenotypic tests.
  • inactivation of the homologous gene causes a reduction in the pathogenesis of at least 95%>.
  • the techniques for analyzing the expression of a gene in the various stages of development of the fungus and more particularly at the start of the infection are also well known to those skilled in the art.
  • total RNA or mRNA (poly A +) is prepared from the various stages of development of the fungus. These RNAs are then analyzed by RT-PCR or by Northern Blot in order to determine the level of expression of the gene.
  • a blast search of the databases made it possible to identify a homolog of the Magnaporthe grisae gene 763 in Neurospora crassa. This new gene has been identified by blast of non-annotated genomic sequences.
  • the cDNA of this Neurospora gene 763 corresponds to SEQ ID No. 4 and the Neurospora polypeptide 763 to SEQ ID No. 5.
  • the invention also relates to polynucleotides comprising a polynucleotide encoding a polypeptide chosen from the following polypeptides: a) the polypeptide of SEQ ID No. 3; b) the polypeptide of SEQ ID No. 5; c) a polypeptide homologous to a polypeptide as defined in a) or b); c) a biologically active fragment of a polypeptide as defined in a) or b).
  • the present invention also relates to polypeptides 763 of phytopathogenic fungus and more particularly of Magnaporthe grisea.
  • the term “763 polypeptides” designates all of the polypeptides of the present invention as well as the polypeptides for which the polynucleotides of the present invention encode.
  • the term “polypeptides 763” also denotes fusion proteins, recombinant proteins or chimeric proteins comprising these polypeptides.
  • polypeptide also denotes proteins and peptides as well as modified polypeptides.
  • the polypeptides of the invention are isolated or purified from their natural environment.
  • the polypeptides can be prepared by various methods. These methods include purification from natural sources such as cells naturally expressing these polypeptides, production of recombinant polypeptides by appropriate host cells and their subsequent purification, production by chemical synthesis or, finally, a combination of these different approaches. . These various production methods are well known to those skilled in the art.
  • the 763 polypeptides of the present invention can be isolated from fungi expressing 763 polypeptides.
  • the 763 polypeptides of the present invention are isolated from recombinant host organisms expressing a heterologous 763 polypeptide. These organisms are preferably chosen from bacteria, yeasts, fungi, animal or insect cells.
  • the present invention relates to a polypeptide comprising a polypeptide 763 of Magnaporthe grisea of SEQ ID No. 3.
  • the invention also relates to polypeptides comprising a biologically active fragment or a homolog of the polypeptide 763 of SEQ ID No. 3.
  • the subject of the present invention is a polypeptide comprising a polypeptide 763 of Neurospora crassa of SEQ ID No. 5.
  • the invention also relates to polypeptides comprising a biologically active fragment or a homologue of polypeptide 763 of the SEQ ID No. 5.
  • fragment of a polypeptide designates a polypeptide comprising part but not all of the polypeptide from which it is derived.
  • the invention relates to a polypeptide comprising a fragment of at least 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 100, 200 amino acids of a polypeptide of SEQ ID NO.3.
  • biologically active fragment designates a fragment of a polypeptide retaining the function of the polypeptide from which it is derived.
  • the biologically active fragments of the polypeptide of SEQ ID No. 3 thus retain the function of the polypeptide 763 of Magnaporthe grisea.
  • These biologically fragments assets therefore have factor activity of functional transcription in fungi. Preferably, this activity is essential to the pathogenesis of the fungus.
  • homologous denotes a polypeptide which may have a deletion, an addition or a substitution of at least one amino acid.
  • the subject of the invention is a polypeptide having at least 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% and preferably at least 99% of amino acids identical with a polypeptide of SEQ ID No. 3 or of SEQ ID No. 5.
  • the methods for measuring and identifying the homologies between polypeptides or proteins are known to those skilled in the art. One can use for example the UWGCG "package” and the BESTFITT program to calculate homologies (Devereux et al., Nucleic Acid Res. 12, 387-395, 1984). Preferably, the default settings are used.
  • these homologous polypeptides retain the same biological activity as the Magnaporthe grisea polypeptide 763 of SEQ ID No.3.
  • these polypeptides therefore have a fungus transcription factor activity.
  • this activity is essential to the pathogenesis of the fungus.
  • these homologous polypeptides are capable of being isolated from phytopathogenic fungi.
  • these polypeptides are expressed in phytopathogenic fungi at the start of infection of the plant.
  • the invention also relates to a fusion polypeptide comprising a polypeptide 763 as described above fused to a reporter polypeptide.
  • the reporter polypeptide allows rapid detection of the expression of a polypeptide 763 in a fungus or in another host organism.
  • GFP green fluorescent protein
  • GUS ⁇ -glucuronidase
  • the 763 gene can be expressed in different host organisms such as bacteria, yeasts, fungi, animal or insect cells.
  • the 763 gene can be expressed in a host organism under the control of the 763 promoter of the present invention or under the control of a heterologous promoter. Expression tapes
  • a polynucleotide coding for a polypeptide 763 is inserted into an expression cassette using cloning techniques well known to those skilled in the art.
  • This expression cassette comprises the elements necessary for the transcription and translation of the sequences coding for the 763 polypeptide.
  • this expression cassette comprises both elements making it possible to produce a 763 polypeptide by a host cell and elements necessary for the regulation of this expression.
  • the expression cassettes according to the invention comprise, in the direction of transcription, a promoter functional in a host organism, the gene 763 or the coding sequence of the gene 763 and a terminator sequence in said organism host.
  • the expression cassette comprises, in the direction of transcription, a functional promoter in a host organism, a polynucleotide chosen from the following polynucleotides: a) a polynucleotides coding for the polypeptide 763 of SEQ ID No. 3 or for a biologically active fragment of polypeptide 763 of SEQ ID No.3; b) a polynucleotide whose sequence is between position 17 and position 733 of SEQ ID No.2; c) a polynucleotide of SEQ ID No. 1; d) a polynucleotide of SEQ ID No.
  • promoter sequence can be used in the expression cassettes according to the invention.
  • the choice of promoter will depend in particular on the host organism chosen for the expression of the gene of interest. Some promoters allow constitutive expression while other promoters are on the contrary inducible.
  • functional promoters in fungi there may be mentioned in particular that of glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase A ⁇ spergillus nidulans (Roberts et al., Current Genêt. 15: 177-180, 1989).
  • RNA polymerase of bacteriophage T7 RNA polymerase of bacteriophage T7
  • yeasts there may be mentioned in particular that of the Gall gene (Elledge et al., Proc Natl Acad Sciences, USA. 88: 1731-1735, 1991) or the GAL4 and ADH promoters of S. cerevisiae.
  • the functional promoters in insect cells there may be mentioned in particular the promoter of the baculovirus polyhedrin AcMNPV (Weyer et al., J. Genenirol. 72: 2967-2974, 1991).
  • the metallothionein promoter and the virus and adenovirus promoters will be mentioned. All of these promoters are described in the literature and well known to those skilled in the art.
  • the 763 promoter can be used to express a heterologous gene in a host organism and in particular in fungi.
  • the invention therefore also relates to expression cassettes comprising the promoter of a gene 763 operably associated with a sequence coding for a heterologous protein, allowing the expression of said protein in fungi.
  • the expression cassette according to the invention comprises, in the direction of transcription, a polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 705 of SEQ ID ⁇ o. 1 or a biologically active fragment of the polynucleotide whose sequence is between position 1 and position 705 of SEQ ID ⁇ O. 1, the sequence coding for a heterologous polypeptide and a functional terminator sequence in fungi.
  • any gene of interest can be expressed in a host organism under the control of a 763 promoter.
  • the 763 promoter is used for the expression of a heterologous gene in fungi.
  • the activity of the 763 promoter under different conditions can be evaluated using a reporter gene such as the reporter gene GUS ( ⁇ -glucuronidase), GFP (green fluorescent protein), LUC (luciferase), CAT (chloramphenicol transferase) or ⁇ -galactosidase (lacZ).
  • GUS ⁇ -glucuronidase
  • GFP green fluorescent protein
  • LUC luciferase
  • CAT chloramphenicol transferase
  • lacZ ⁇ -galactosidase
  • promoter 763 is operably associated with the coding sequence of a marker gene.
  • the expression of the marker gene allows the selection of organisms transformed by their resistance to antibiotics or herbicides for example. Mention will in particular be made of the coding sequences for a gene for tolerance to an antibiotic or a herbicide, such as resistance genes hygromycin (hph: Punt et al., 1987), phleomycin (ble: Drocourt, 1990) or the herbicide bialaphos (Bar: Pall and Brunelli, 1993).
  • the expression cassettes according to the present invention can also include any other sequence necessary for the expression of the 763 gene or of the heterologous gene, such as for example regulatory elements or signal sequences allowing the addressing of the 763 polypeptide.
  • Any regulatory sequence making it possible to increase the level of expression of the coding sequence inserted into said expression cassette.
  • transcription activators transcription activators
  • terminator sequences can be used in the expression cassettes according to the invention, these sequences allow the termination of transcription and polyadenylation of the mRNA. Any terminator sequence functional in the selected host organism can be used.
  • the present invention also relates to a polynucleotide comprising an expression cassette according to the invention, advantageously the expression cassettes according to the present invention are inserted into a vector.
  • the present invention therefore also relates to replication or expression vectors for the transformation of a host organism comprising at least one polynucleotide 763 or an expression cassette according to the present invention.
  • This vector can in particular consist of a plasmid, a cosmid, a bacteriophage or a virus into which is inserted a polynucleotide 763 or an expression cassette according to the invention.
  • the techniques for constructing these vectors and for inserting a polynucleotide of the invention into these vectors are well known to those skilled in the art.
  • any vector capable of maintaining itself, of self-replicating or of propagating in a host cell and in particular in order to induce the expression of a polynucleotide or of a polypeptide can be used.
  • the vectors according to the invention comprise at least one origin of replication for their replication in a host organism.
  • the vectors of the invention also include at least one selection marker such as an antibiotic resistance gene.
  • Mention will in particular be made of vectors such as pBluescript (Stratagene, La Jolla, Ca), pTrcHis (Invitrogen, La Jolla, Ca) and expression vectors derived from baculovirus such as those derived from the polyhedrin virus of Autographica californica (AcMNPV).
  • a preferred system combining a baculovirus and an insect cell is the baculovirus pVl 11392 / Sf 1 cell system (Invitrogen, La Jolla, Ca).
  • Vectors derived from adenoviruses are used in particular for expression in animal cells. Those skilled in the art will choose the appropriate vectors in particular according to the host organism to be transformed and according to the transformation technique.
  • the vectors of the present invention are used in particular to transform a host organism for the replication of the vector and / or the expression of a polypeptide
  • the invention relates to a method for preparing an M763 polypeptide comprising the following steps:
  • a host organism is transformed with an expression vector comprising an expression cassette according to the invention
  • the M763 polypeptides produced by the host organism are isolated.
  • the recombinant 763 polypeptides produced by a host organism transformed with a polynucleotide can be purified or isolated according to methods known to those skilled in the art.
  • the M763 polypeptides can be expressed in a host organism as fusion proteins. Mention will in particular be made of the pGEX vectors for the expression of fusion proteins comprising glutathione S-transferase (GST). These fusion proteins are easily purified by adsorption on glutathione-agarose beads. The GST group can then be eliminated by digestion with protease Xa. Other systems for the expression and purification of fusion proteins are known to those skilled in the art.
  • the present invention also relates to a process for transforming a host organism by integration into said host organism of at least one polynucleotide 763 or of an expression cassette or of a vector according to the invention .
  • the polynucleotide can be integrated into the genome of the host organism or replicate stably in the host organism.
  • the methods of transformation of host organisms are well known to those skilled in the art and widely described in the literature (Inoue et al., Gene 96: 23-28, 1990; Fincham, Microbiological Reviews 53: 148-170, 1989).
  • the present invention also relates to a host organism transformed with a polynucleotide 763, an expression cassette or a vector according to the invention.
  • host organism in particular according to the invention any mono or pluricellular organism, lower or higher, in particular chosen from bacteria, yeasts, fungi, animal cells and insect cells.
  • bacteria are chosen from Escherichia coli and Bacillus subtilis
  • yeasts are chosen from Pichia pastoris and Saccharomyces cerevisae
  • insect cells are chosen from Spodoptera frugiperda and Drosophila melanogaster
  • animal cells are chosen from CHO cells, HeLa and COS.
  • the present invention also relates to the use of polynucleotides 763 and polypeptides 763 for the identification of genes involved in the pathogenesis of fungi or for the identification of new fungicidal molecules which inhibit the pathogenesis of fungi.
  • Fungi in which the 763 gene is inactivated or inhibited have a pathogenesis reduced by 95%.
  • the invention relates to methods for inhibiting the pathogenesis of fungi by inactivating or inhibiting the expression of the 763 gene.
  • the fungi are chosen from Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis, Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum and Venturia inaequalis.
  • the invention relates to methods for inhibiting the pathogenesis of a fungus, said methods comprising inhibiting the expression of a polynucleotide 763 according to the invention in said fungus, or inhibiting the expression of a polypeptide 1763 according to the invention in said fungus or the inhibition of the biological activity of a polypeptide 763 according to the invention in said fungus.
  • this inhibition specifically affects the expression of the 763 gene and the biological activity of the 763 polypeptide.
  • the invention therefore does not relate to methods comprising general inhibition of gene expression in the fungus. It will be understood that the inhibition of the expression of the 763 gene can however lead to the inhibition of other genes.
  • the gene 763 is inactivated by insertional mutagenesis or by homologous recombination (gene replacement or "knock out” techniques).
  • the expression of a polypeptide 763 is inhibited by the expression of an antisense polynucleotide of the gene 763 in fungi.
  • the expression of the 763 gene is inhibited by an inhibitor compound.
  • the level of expression of a polynucleotide 763 or of a polypeptide 763 in fungi can be measured according to techniques described in the literature. Mention will in particular be made of the Northern blot, the PCR and the DNA arrays (DNA chips) for the polynucleotides and the Western blot for the polypeptides. These techniques are well known to those skilled in the art.
  • the invention therefore relates to methods for the identification of compounds inhibiting the pathogenesis of fungi comprising a step of identifying a compound specifically inhibiting the expression of a polynucleotide 763 in said fungus, or a step identifying a compound inhibiting the expression of a 763 polypeptide in said fungus or a step of identifying a compound inhibiting the biological activity of a 763 polypeptide in said fungus.
  • the mushrooms are chosen from Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis, Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum and Venturia inaequalis.
  • polypeptides 763, the vectors and the host organisms of the present invention can thus be used in various screening tests in order to identify new antifungal compounds.
  • Molecules directly inhibiting the activity of the 763 polypeptide could inhibit the pathogenesis of the fungus and lead to the development of new fungicides.
  • the invention therefore relates to a method for the identification of compounds inhibiting the pathogenesis of fungi comprising the following steps:
  • the method also comprises a step in which it is determined whether said compound inhibits the pathogenesis of fungi.
  • Any method of preparing a 763 polypeptide and purifying or isolating it can be used in the methods of the present invention.
  • the polypeptide 763 is expressed in a heterologous expression system (for example bacteria, yeast, animal or insect cell) by means of a polynucleotide 763 according to the invention, the simplified purification of the polypeptide 763 then makes it possible to identify new molecules which bind to the 763 protein.
  • the identification of said molecules is done by methods well known to those skilled in the art, in particular methods of physical detection of the binding of the compounds tested on the protein 763 (BIACORE system ; Karlson & al., J. of Biomolecular Interaction Analysis, special issue Drug Discovery: 18-22). Identification of inhibitors of gene expression regulators 763
  • Molecules that inhibit expression of the 763 gene can also inhibit the pathogenesis of the fungus and lead to the development of new fungicides.
  • the expression “inhibition of the expression of the gene 763” designates the inhibition of the expression of a polynucleotide 763 as well as the inhibition of the expression of a polypeptide 763 in the host organisms and preferably in phytopathogenic fungi.
  • the subject of the invention is also a method for the identification of compounds inhibiting the pathogenesis of fungi comprising the following steps: - bringing said compound into contact with a host organism transformed with a polynucleotide or a vector according to the invention such as this organism host expresses a reporter gene under the control of the promoter of the 763 gene; and
  • the method also comprises a step in which it is determined whether said compound inhibits the pathogenesis of fungi.
  • a polynucleotide according to the invention comprising the promoter 763 associated with the coding sequence of a reporter gene (GUS or GFP for example) makes it possible to measure the promoter activity of the promoter 763 in a fungal cell or in a cell. host. This method makes it possible to identify compounds inhibiting the activity of the 763 promoter and therefore the expression of the 763 gene at the transcriptional level.
  • a recombinant strain comprising the above gene is thus used to identify molecules inhibiting the expression of the gene 763, which is manifested by an inhibition of the expression of the reporter protein of the recombinant strain under the conditions of expression of the gene 763.
  • the invention relates to a method for the identification of compounds inhibiting the pathogenesis of fungi comprising the following steps:
  • the polypeptide 763 is a fusion polypeptide comprising a reporter polypeptide such as GUS or GFP, the expression of which is easily measured.
  • the method also comprises a step in which it is determined whether said compound inhibits the pathogenesis of fungi. This process makes it possible to identify compounds which inhibit the expression of the 763 gene at the transcriptional or translational level.
  • a recombinant strain expressing a polypeptide 763 and preferably a polypeptide 763 fused to a reporter is thus used to identify molecules inhibiting the expression of the gene 763, which is manifested by an inhibition of the expression of polypeptide 763 of the recombinant strain under the conditions of expression of the gene 763.
  • the present invention therefore relates to a method for identifying compounds which inhibit the pathogenesis of fungi linked to the expression of the gene 763, said method consisting in subjecting a compound, or a mixture of compounds, to an appropriate test for the identification of the inhibiting compounds. of said pathogenesis of fungi and to select the compounds reacting positively to said test, if necessary to isolate them, then to identify them.
  • the appropriate test is a test as defined above.
  • a compound identified according to these methods is then tested for these anti-fungal properties and for its capacity to inhibit the pathogenesis of the fungus for plants according to methods known to those skilled in the art.
  • the compound is evaluated using phenotypic tests such as pathogenesis tests on leaves or on whole plants.
  • compound By compound is meant according to the invention any chemical compound or mixture of chemical compounds, including peptides and proteins.
  • mixture of compounds is understood according to the invention at least two different compounds, such as for example the (dia) stereoisomers of a molecule, mixtures of natural origin resulting from the extraction of biological material (plants, plant tissues, culture bacteria, yeast or fungal cultures, insects, animal tissues, etc.) or unpurified reaction mixtures or wholly or partly purified, or mixtures of products from combinatorial chemistry techniques.
  • the present invention finally relates to new compounds which inhibit the pathogenesis of fungi linked to the expression of the gene 763, in particular the compounds identified by the method according to the invention and / or the compounds derived from the compounds identified by the method according to the invention .
  • the compounds which inhibit the pathogenesis of fungi linked to the expression of the gene 763 are not general inhibitors of enzymes.
  • the compounds according to the invention are not compounds already known to have fungicidal activity and / or activity on the pathogenesis of fungi.
  • the subject of the invention is also a method for treating plants against a phytopathogenic fungus, characterized in that it comprises the treatment of said plants with a compound identified by a method according to the invention.
  • the present invention also relates to a method for preparing a compound inhibiting the pathogenesis of fungi, said method comprising the steps of identifying a compound inhibiting the pathogenesis of fungi linked to the expression of the gene 763 by the method of identification according to the invention, then preparation of said compound identified by the usual methods of chemical synthesis, enzymatic synthesis and / or extraction of biological material.
  • the step of preparation of the compound can be preceded if necessary by a step called optimization by which a compound derived from the compound identified by the identification process according to the invention is identified, said derivative compound then being prepared by the methods usual.
  • Figure 1 Autoradiogram of the hybridization with a pAN7.1 probe of the transfer to the nylon membrane of digests of the genomic DNA of the mutant 763.
  • E EcoRI; A: Apal; C: Clal; K: Kpnl
  • Figure 2 "Plasmid rescue" in mutant 763. Genomic DNA of mutant 763 (in bold) with insertion site of the plasmid. The positions of the EcoRI and Kpnl sites on the genomic DNA are arbitrary.
  • Figure 3 Locus of insertion of the plasmid pAN7.1 and restriction fragment BglII-XhoI (6kb) complementing the m763 mutation. The position of the genomic probe (0.4 kb) from PRK763 is indicated in bold. The arrows indicate the position of the PCR primers for amplification of the insertion point of the plasmid in the wild strain. The insertion point of the plasmid pAN7.1 is also indicated.
  • Figure 4 Identification of a basic "leucine zipper" area.
  • This domain includes a basic domain (A) and a "leucin zipper" domain proper (B).
  • Figure 5 Consensus obtained by aligning the sequence of the protein 763 of Magnaporthe grisea with those of the transcription factors YAP-1 and GCN4 of Saccharomyces cerevisiae and CPC-1 of Neurospora crassa.
  • Figure 6 Autoradiograms of the hybridization with a cDNA probe of the gene 763 from Southern membranes of the amplification products by RT-PCR and nested-PCR of the mRNA of this gene under different conditions.
  • Figure 7 Alignment of the Magnaporthe grisea protein 763 and the homologous protein of Neurospora crassa.
  • the strategy employed to achieve the identification and characterization of the gene 763 essential to the pathogenesis of M. grisea comprised two main points: 1) The inactivation of a gene essential to the pathogenesis by random insertion into its nucleotide sequence of a foreign DNA fragment (insertional mutagenesis).
  • the foreign DNA is a plasmid comprising the hph gene of Escherichia coli, which allowed their selection on the basis of resistance to hygromycin. It was introduced into the genome of the fungus by transformation of protoplasts.
  • Transformation of protoplasts with an integrative plasmid carrying a selection marker has been used as a tool for insertional mutagenesis in order to search for the pathogenesis genes of the ascomycete fungus and rice parasite, Magnaporthe grisea.
  • the conditions for culturing, obtaining the protoplasts, transforming as well as purifying and storing the transformants of Magnaporthe grisea are described by Silué et al. (Physiol. Mol. Plant Pathol, 53, 239-251, 1998). The transformation was carried out with
  • the selection of transformants was carried out by incorporating hygromycin in agar culture media, at concentrations of 240 ppm for the primary selection medium and 120 ppm for the secondary selection medium.
  • rice develops a strong physiological resistance to blast during periods of high heat. This resistance can be reduced by adding nitrogen fertilizer to the plants: two waterings with an ammonium sulphate solution 5g / m ⁇ at one week intervals. The second watering takes place 2 to 3 days before inoculation.
  • the conditions for sporulation and the preparation of M. grisea spore inoculum are described by Silué et al. op. cit.).
  • the inoculation was carried out using a wet cotton swab dipped in a suspension of spores and passed over the fragments of surviving leaves. The quantity of spores deposited was estimated by depositing a drop of the suspension on a glass slide.
  • transformant 763 has a reduction in pathogenesis quantified to 95% of the number of lesions caused by the wild strain. Transformant 763 was inoculated a second time to confirm its
  • the spore concentration was determined by counting with a Thoma cell and adjusted to a value of 20,000 spores / ml.
  • the spore suspensions of the mutant 763 and of the untransformed strain PI.2 were sprayed on thirty plants at the rate of 1 ml of spore suspension per plant with an airbrush. A leaf from each of these plants was collected for counting the number of lesions after their development (5 to 7 days). A 93% reduction in pathogenesis has also been observed on whole plants (see table below).
  • Table 2 Spray on whole plant (Rice, Sariceltik variety) of a spore suspension
  • Example 3 Phenotypic Analysis of the Mutant 763 The mutant 763 is affected by a reduction in pathogenesis quantified to 93% of the number of lesions caused by the wild strain, without its ability to sporulate being impaired. In addition, if the rare lesions observed were clearly visible and formed of a necrotic zone surrounded by a brownish margin (typical symptom of pyriculariosis), they were all small and not sporulating, unlike those caused by the wild strain (-90% on the surface). An infection test on injured leaves shows that the progression of the hyphae of this mutant in planta remains limited to the area of injury. Cytological analysis of the infection in this mutant shows that the mutant manages to penetrate through the wall of the epidermal cells of barley, but it is then quickly blocked in its progression.
  • Transformant 763 has an apparently normal physiology and morphology of conidia and mycelium. Its ability to differentiate appressoria on barley skin as on artificial hydrophobic surfaces (PVC, Teflon, PET) is no different from that of the wild strain.
  • This mutant has also been studied in the presence of salts and drugs which interfere with the assimilation of nitrogenous compounds. The aim was to see whether it exhibited the phenotype of loss of metabolic nitrogen repression, characteristic of the meaB mutant of Aspergillus nidulans (see further molecular analysis; Polley and Caddick, 1996). In this fungus, the metabolic repression of nitrogen is manifested in the presence of ammonium or L-glutamine by the inhibition of the genes necessary for the collection and use of other sources of nitrogen.
  • the meaB mutation is characterized by its resistance to methylammonium (a toxic inducer of metabolic nitrogen repression) but also by its resistance to parafluorophenylalanine and by its hypersensitivity to nitric toxicity. Mutant 763 did not have a different phenotype from that of the wild-type strain under all of the conditions tested. 763 also grows normally on minimum medium (MM).
  • MM minimum medium
  • the number of copies of the plasmid pAN7.1 present in the genome of this transformant and the relative position of the integration point were determined by hybridization with a plasmid probe (see Figure 1).
  • Three types of restriction enzymes were used depending on the number of cuts desired: EcoRI (2 cuts); Baml ⁇ l (1 cut); Apal, Clal and Kpnl (no cut).
  • the hybridization profiles of the restriction fragments obtained show that this transformant contains only a single copy of the plasmid (3 EcoRI fragments, a single fragment for BamRl, Apal, Clal and Kpnl). Through elsewhere, the single BamHI hybridization fragment is larger than 6.75 kb.
  • Example 5 Cloning and characterization of the pathogenesis gene 763
  • the "plasmid rescue" technique (Timberlake, 1991) was used to clone the genomic regions located at the point of insertion of the plasmid. Due to its small size, the 11 kb Kpnl fragment identified during the molecular analysis of the mutant was chosen to carry out this experiment ( Figure 2). 4 ampicillin resistant colonies obtained were analyzed by restriction of their plasmid DNA. A colony carrying the expected plasmid (PRK763) was streaked and multiplied with a view to maxi-preparation of DNA.
  • the DNA library complementary to the messenger RNAs of genes expressed in a culture in complete liquid medium was screened with the Ndel-Sspl fragment of PRK763. Two types of long clones of around 2 kb were recovered. One was shorter than the other by 113 bp at its 5 'end, but 16 bp longer at its 3' end just before the terminal polyadenylated sequence. This polyadenylated sequence was present at the 3 'ends of the two types of clones isolated. The comparison of this cDNA sequence with that of the corresponding wild genomic DNA made it possible to highlight 3 introns, of respectively 153, 78 and 108 bp.
  • the positions of the translation initiation and termination signals in the cDNA sequence define an open reading frame 714 bp long. It begins at 25 bp from the 5 'end of the sequence of the longest cDNA clone and ends at 1.22 kb from the 3' end of the sequence of this same clone. This long untranslated 3 '-terminal sequence has many potential termination signals in the three possible read phases.
  • MEAB would be involved in controlling the assimilation of nitrogen according to the nature of the available sources of this element (Polley and Caddick, FEBS letters 388: 200-205, 1996).
  • MEAB is related to the family of eukaryotic transcription factors of the bZIP type, composed of a predominantly basic sequence-specific DNA binding motif followed by another so-called "leucine zipper"", necessary for the dimerization of the protein.
  • the degree of similarity between P763 and MEAB is maximum in the amino-terminal part of their sequences, that corresponding to the bZIP domain. Apart from this region, the MEAB sequence is longer (400 AA against 238 in P763) and not very similar to that of P763 in its carboxy-terminal part ( Figure 4).
  • Table 4 Search for proteins homologous to the protein deduced from the gene 763 (Blast P version 2.0.8)
  • the phenotypic analysis of the mutant 763 as a function of its behavior with regard to several drugs interfering with the metabolism of nitrogen suggests that the gene labeled by the plasmid in the mutant 763 would not be the equivalent of MEAB in Magnaporthe grisea.
  • the sequence of the bZIP domain of P763 partially aligns in the same research with those of two transcription factors of Saccharomyces cerevisiae, GCN4 (protein for regulating the expression of genes of the amino acid biosynthesis; Hinnebusch, PNAS 81: 6442 -6446, 1984) and YAP1 (activator of transcription of cell defense genes against oxidative stress; Schnell et al., Curr. Genêt.
  • RNA samples were cloned and sequenced. It does not show any size or sequence differences with the previously isolated cDNA clones, in particular in the part corresponding to the 3 'untranslated sequence of the gene messenger RNA.
  • a nested RT-PCR experiment was carried out with 5 ⁇ g of RNA from infected barley leaves extracted 20 hours after inoculation and a secondary amplification with a second pair of internal primers. An amplification product was detected by hybridization with a 763 probe, demonstrating the expression of this gene during the early stages of colonization of the host ( Figure 6).

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Abstract

La présente invention concerne un nouveau fragment d'acide nucléique du génome du champignon pathogène du riz Magnaporthe grisea comprenant un gène codant pour une protéine (désignée ci-après protéine 763) dont la présence et l'intégrité sont indispensables à la pathogénie de ce champignon vis-à-vis du riz et de l'orge. Elle concerne également le promoteur de ce gène, la séquence codante pour la protéine 763, la protéine 763 et leurs utilisations pour la recherche de cibles biologiques potentielles pour de nouvelles molécules fongicides et la mise en évidence de gènes codant pour des protéines qui contrôlent des fonctions biochimiques essentielles à la pathogénie du champignon Magnaporthe grisea vis-à-vis du riz et de l'orge. Elle concerne enfin les composés inhibiteurs de la pathogénie des champignons liée à l'expression du gène 763.

Description

GENE 763 DE CHAMPIGNON PHYTOP-THOGENE MAGNOPORTHE GRISAE ET SON UTILISATION POUR L IDENTIFICATION DE COMPOSES FONGICIDES
La présente invention concerne un nouveau gène 763 indispensable à la pathogénie du champignon. L'invention a pour objet des polynucléotides 763, des polypetides 763, des organismes hôtes exprimant un polypeptide 763 et leurs utilisations pour l'identification de nouvelles molécules antifongiques.
Le principe d'employer des gènes de champignons pathogènes, entièrement ou en partie, dans des tests pour identifier de nouvelles molécules actives contre ces champignons est connu en soi (in Antifungal Agents: Discovery and Mode of Action. Dixon GK,
Coppong LG and Hollomon DW eds, BIOS Scientific publisher Ldt, Oxford, UK). Dans ce but, la connaissance du génome d'un champignon pathogène donné constitue une étape importante pour la réalisation de tels tests. Toutefois, la simple connaissance d'un gène donné n'est pas suffisante pour atteindre cet objectif, encore faut-il que le gène choisi comme cible de molécules fongicides potentielles soit essentiel à la vie du champignon, son inhibition par la molécule fongicide entraînant la mort du champignon ou essentiel à la pathogénie du champignon, son inhibition n'étant pas létale pour le champignon mais inhibant simplement son pouvoir pathogène. Cette deuxième catégorie de gènes cibles potentielles de molécules fongicides est particulièrement importante pour le développement d'une nouvelle génération de produits fongicides plus respectueux de l'environnement, s' attaquant de manière spécifique au seul pouvoir pathogène des champignons pathogènes. La présente invention concerne l'identification et le clonage d'un nouveau gène 763 indispensable à la pathogénie du champignon. Un mutant 763 de Magnaporthe grisea, dans lequel le gène est inactivé, a une pathogénie réduite à 95%. Le gène 763 code pour un facteur de transcription comportant un motif de type bZIP, composé d'un motif à dominante basique de liaison séquence-spécifique à l'ADN suivi d'un autre dit "à fermeture-éclair à leucines", nécessaire à la dimérisation de la protéine. Ce motif est caractéristique d'une vaste famille de protéines régulatrices de l'expression des gènes. L'expression du gène 763 est détectée au cours des étapes précoces de l'infection de la plante. L'invention concerne également l'utilisation du gène 763 pour identifier de nouvelles molécules antifongiques et l'utilisation du gène 763 pour identifier d'autres gènes impliqués dans la pathogénie du champignon dont l'expression est régulée par 763. Description de la liste de séquences
SEQ ID No. 1 : Gène 763 de Magnaporthe grisea SEQ ID No. 2: ADNc du gène 763 de Magnaporthe grisea SEQ ID No. 3: Polypeptide 763 de Magnaporthe grisea SEQ ID No. 4: ADNc du gène 763 de Neurospora crassa SEQ ID No. 5: Polypeptide 763 de Neurospora crassa
Description de l'invention Polynucléotides
La présente invention concerne des polynucléotides comprenant un gène 763 de champignon. Le gène 763 peut être isolé chez les champignons phytopathogènes comme par exemple Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis, Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum et Venturia inaequalis. De manière avantageuse, le gène 763 est isolé chez les champignons phytopathogènes du genre Magnaporthe. De préférence, les polynucléotides de l'invention comprennent un gène 763 de Magnaporthe grisea. Préférentiellement, les polynucléotides de la présente invention comprennent la séquence codante d'un gène 763 de Magnaporthe grisea. Le terme "polynucléotides 763" désigne l'ensemble des polynucléotides de la présente invention, de préférence, les polynucléotides de la séquence génomique de 763, les polynucléotides de la séquence de l'ADNc de 763, ainsi que les polynucléotides codant pour les polypeptides 763 de la présente invention. Le terme "polynucléotides 763" désigne également des polynucléotides recombinants comprenant les dits polynucléotides. Selon la présente invention, on entend par "polynucléotide " une chaine nucléotidique simple brin ou son complémentaire ou une chaine nucléotidique double brin pouvant être de type ADN ou ARN. De préférence, les polynucléotides de l'invention sont de type ADN, notamment d'ADN double brin. Le terme "polynucléotide" désigne également les oligonucléotides et les polynucléotides modifiés. Les polynucléotides de la présente invention sont isolés ou purifiés de leur environnement naturel. De préférence, les polynucléotides de la présente invention peuvent être préparés par les techniques classiques de biologie moléculaire telles que décrites par Sambrook et al. ( Molecular Cloning : A Labratory Manual, 1989) ou par synthèse chimique.
L'invention concerne des polynucléotides comprenant la séquence génomique du gène 763 de Magnaporthe grisea de la SEQ ID No.l . Cette séquence génomique comprend 4 exons (positions 723-770, 925-1194, 1273-1554, 1663-1778 de la SEQ ID No. 1), 3 introns (positions 771-924, 1195-1272, 1555-1662 de la SEQ ID NO.l) et des séquences régulatrices en 5' et en 3'.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les polynucléotides de la séquence génomique de 763 comprennent un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) le polynucléotide de la SEQ ID No.1 , b) un polynucléotide comprenant au moins un exon de la SEQ ID No.1 ; c) un polynucléotide comprenant une combinaison d'exons de la SEQ ID No.1. La présente invention concerne également un polynucléotide comprenant une séquence régulatrice en 5' ou en 3' du gène 763 de Magnaporthe grisea. Dans un premier mode de réalisation, l'invention concerne un polynucléotide comprennent le promoteur du gène 763 de Magnaporthe grisea dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 705 de la SEQ ID No. 1. Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un polynucléotide comprenant un fragment biologiquement actif du promoteur du gène 763 de Magnaporthe grisea dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 705 de la SEQ ID No. 1.
Par "fragment biologiquement actif on entend ci-dessus un polynucléotide ayant une activité promotrice et plus particulièrement une activité promotrice dans les champignons. Les techniques permettant d'évaluer l'activité promotrice d'un polynucléotide sont bien connues de l'homme du métier. Ces techniques impliquent classiquement l'utilisation d'un vecteur d'expression comprenant dans le sens de la transcription le polynucléotide à tester et un gène rapporteur (voir Sambrook et al., Molecular Cloning : A Labratory Manual, 1989).
L'invention concerne aussi des polynucléotides comprenant l'ADNc de 763 de Magnaporthe grisea de la SEQ ID No. 2. L'ADNc du gène 763 de Magnaporthe grisea comporte la séquence codante du gène 763 ainsi qu' une séquence régulatrice 5' UTR et une séquence régulatrice 3' UTR. L'invention concerne plus particulièrement des polynucléotides comprenant la séquence codante du gène 763 de Magnaporthe grisea dont la séquence est comprise entre la position 17 et la position 733 de la SEQ ID No. 2.
L'invention s'étend également aux polynucléotides comprenant un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) le polynucléotide de la SEQ ID No. 1 ; b) le polynucléotide de la SEQ ID No. 2; c) le polynucléotide de la SEQ ID No. 4; d) un polynucléotide homologue à un polynucléotide tel que défini en a) ou b) ou c); e) un polynucléotide capable de s'hybrider de manière sélective à un polynucléotide tel que défini en a) ou b) ou c).
Par " homologue " on entend selon l'invention un polynucléotide présentant une ou plusieurs modifications de séquence par rapport à la séquence de référence. Ces modifications peuvent être des délétions, des additions ou des substitutions d'un ou plusieurs nucléotides de la séquence de référence. De manière avantageuse, le pourcentage d'homologie sera d'au moins 70 %, 75%, 80%, 85%, 90%, 95% et de préférence d'au moins 98%) et plus préférentiellement d'au moins 99%) par rapport à la séquence de référence. Les méthodes de mesure et d'identification des homologies entre les séquences d'acides nucléiques sont bien connues de l'homme du métier. On peut employer par exemple les programmes PILEUP ou BLAST (notamment Altschul et al., J.Mol.Evol. 36:290-300, 1993; Altschul et al., J.Mol.Biol. 215 :403-10, 1990; Altschul et al, NAR 25:3389-3402, 1997). De préférence, on utilisera les paramètres par défaut. L'invention concerne donc des polynucléotides comprenant des polynucléotides présentant au moins 70 %, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%), 98%) et de préférence au moins 98%> et plus préférentiellement au moins 99%) d'homologie avec les polynucléotides 763, les polynucléotides des SEQ ID No.1-2 ou le polynucléotides de la SEQ ID No. 4. De préférence, l'invention concerne un polynucléotide comprenant un polynucléotide d'au moins 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucléotides présentant au moins 70 %, 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% et de préférence au moins 98% et plus préférentiellement au moins 99%> d'homologie avec les polynucléotides 763, les polynucléotides des SEQ ID No.1-2 ou les polynucléotides de la SEQ ID No. 4. De préférence, les polynucléotides homologues à un polynucléotide de référence conservent la fonction de la séquence de référence. Par " séquence capable de s'hybrider de manière sélective ", on entend selon l'invention les séquences qui s'hybrident avec la séquence de référence à un niveau supérieur au bruit de fond de manière significative. Le niveau du signal généré par l'interaction entre la séquence capable de s'hybrider de manière sélective et les séquences de référence est généralement 10 fois, de préférence 100 fois plus intense que celui de l'interaction des autres séquences d'ADN générant le bruit de fond. Les conditions d'hybridation stringentes permettant une hybridation sélective sont bien connues de l'homme du métier. En général la température d'hybridation et de lavage est inférieure d'au moins 5°C au Tm de la séquence de référence à un pH donné et pour une force ionique donnée. Typiquement la température d'hybridation est d'au moins 30°C pour un polynucléotide de 15 à 50 nucléotides et d'au moins 60°C pour un polynucléotide de plus de 50 nucléotides. A titre d'exemple, l'hybridation est réalisée dans le tampon suivant: 6X SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 1 mM EDTA, 0.02% PVP, 0.02% Ficoll, 0.02% BSA, 500 μg/ml denatured salmon sperm DNA. Les lavages sont par exemple réalisés successivement à faible stringence dans un tampon 2X SSC, 0,1%>SDS, à moyenne stringence dans un tampon 0,5X SSC, 01%.SDS et à forte stringence dans un tampon 0,1X SSC, 0,1%SDS. L'hybridation peut bien entendu être effectuée selon d'autres méthodes usuelles bien connues de l'homme du métier (voir notamment Sambrook et al., Molecular Cloning : A Labratory Manual, 1989). L'invention concerne donc des polynucléotides comprenant un polynucléotide capable de s'hybrider de manière sélective avec le polynucléotide des SEQ ID Nos.1-2 ou le polynucléotide de la SEQ ID No. 4. De préférence, l'invention concerne un polynucléotide comprenant un polynucléotide d'au moins 50, 100, 200, 300, 400, 500, 1000 nucléotides capable de s'hybrider de manière sélective avec le polynucléotide de la SEQ ID Nos.1-2 ou le polynucléotide de la SEQ ID No. 4. De préférence, les polynucléotides s'hybridant de manière sélective à un polynucléotide de référence conservent la fonction de la séquence de référence.
De préférence, les polynucléotides de la présente invention conservent la fonction du gène 763 de Magnaporthe grisea et codent pour un facteur de transcription essentiel à la pathogénie du champignon exprimé au début du stade infectieux. Préférentiellement, les polynucléotides de la présente invention complémentent un mutant 763 de Magnaporthe grisea et restaurent sa pathogenicité pour le riz et l'orge. Un mutant 763 selon l'invention est un mutant de Magnaporthe grisea dans lequel le gène 763 de la SEQ ID No. 1 est inactivé par des techniques bien connues de l'homme du métier.
La présente invention concerne également des variants allèliques ou des homologues du gène 763 de Magnaporthe grisea. La présente invention concerne également l'identification et le clonage de gènes homologues au gène 763 de Magnaporthe grisea chez d'autres champignons phytopathogènes. De préférence, ces gènes homologues sont susceptibles d'être isolés ou clones à partir d'un champignon phytopathogène choisi parmi Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis. Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum,
Fusarium graminearum et Venturia inaequalis . L'invention a ainsi pour objet l'utilisation d'un polynucléotide ou d'un fragment d'un polynucléotide de la SEQ ID No. 1 et de la SEQ ID No. 2 selon l'invention pour l'identification de gènes homologues dans d'autres champignons phytopathogènes. Les techniques permettant le clonage de gènes 763 homologues chez d'autres champignons phytopathogènes sont bien connues de l'homme du métier. Le clonage s'effectue par exemple par criblage de banques d'ADNc ou de banques d'ADN génomique avec un polynucléotide ou un fragment d'un polynucléotide de la SEQ ID No.l et de la SEQ ID No.2. Ces banques peuvent également être criblés par PCR à l'aide d'oligonucléotides spécifiques ou dégénérés dérivés de la SEQ ID No.l ou de la SEQ ID No.2. Les techniques de construction et de criblage de ces banques sont bien connues de l'homme du métier (voir notamment Sambrook et al., Molecular Cloning : A Labratory Manual, 1989). Des gènes 763 de champignon phytopathogène peuvent également être identifiés dans les bases de données par BLAST nucléotidique ou protéique à l'aide des SEQ ID NO. 1-3. De préférence, les gènes clones conservent la fonction du gène 763 de Magnaporthe grisea et codent pour un facteur de transcription essentiel à la pathogénie du champignon exprimé au début du stade infectieux. Les séquences des gènes clonées peuvent être analysées selon des méthodes connues afin d'établir qu'ils codent pour un facteur de transcription de champignon et notamment afin d'établir qu'ils codent pour un polypeptide comprenant un motif de type bZIP, composé d'un motif à dominante basique de liaison séquence-spécifique à l'ADN suivi d'un autre dit "à fermeture-éclair à leucines", nécessaire à la dimérisation de la protéine. Par ailleurs, les techniques permettant d'établir qu'un gène connu est essentiel à la pathogénie d'un champignon sont connues de l'homme du métier. Par exemple, le gène étudié est inactivé dans le champignon par des techniques classiques de biologie moléculaire, on citera notamment le remplacement du gène par un gène marqueur par recombinaison homlogue. La réduction de la pathogénie du champignon comportant le gène inactivé est analysée par des tests phénotypiques. De préférence, l'inactivation du gène homologue provoque une réduction de la pathogénie d'au moins 95%>. Les techniques pour analyser l'expression d'un gène dans les différents stades de développement du champignon et plus particulièrement au début de l'infection sont également bien connues de l'homme du métier. Typiquement, on prépare des ARN totaux ou des ARNm (poly A+) à partir des différents stades de développement du champignon. Ces ARN sont ensuite analysés par RT-PCR ou par Northern Blot afin de déterminer le niveau d'expression du gène. D'autres techniques bien connues de l'homme du métier peuvent être utilisées afin d'établir que les polynucléotides de l'invention conservent la fonction du gène 763 de Magnaporthe grisea. On citera notamment la complémentation de mutants 763 suivis de tests de restauration de la pathogénie du champignon.
Une recherche dans les bases de données par blast a permis d'identifier un homologue du gène 763 de Magnaporthe grisae chez Neurospora crassa. Ce nouveau gène a été identifié par blast de séquences génomiques non annotées. L'ADNc de ce gène 763 de Neurospora correspond à la SEQ ID No. 4 et le polypeptide 763 de Neurospora à la SEQ ID No. 5.
L'invention a également pour objet des polynucléotides comprenant un polynucléotide codant pour un polypeptide choisi parmi les polypeptides suivants: a) le polypeptide de la SEQ ID No. 3; b) le polypeptide de la SEQ ID No. 5; c) un polypeptide homologue à un polypeptide tel que défini en a) ou b); c) un fragment biologiquement actif d'un polypeptide tel que défini en a) ou b).
Polypeptides
La présente invention concerne également des polypeptides 763 de champignon phytopathogène et plus particulièrement de Magnaporthe grisea. Le terme "polypeptides 763" désigne l'ensemble des polypeptides de la présente invention ainsi que les polypeptides pour lesquels codent les polynucléotides de la présente invention. Le terme "polypeptides 763" désigne également des protéines de fusion, des protéines recombinantes ou des protéines chimères comprenant ces polypeptides. Dans la présente description le terme "polypeptide" désigne également des protéines et des peptides ainsi que des polypeptides modifiés. Les polypeptides de l'invention sont isolés ou purifiés de leur environnement naturel.
Les polypeptides peuvent être préparés au moyen de différents procédés. Ces procédés sont notamment la purification à partir de sources naturelles telles que des cellules exprimant naturellement ces polypeptides, la production de polypeptides recombinants par des cellules hôtes appropriées et leur purification ultérieure, la production par synthèse chimique ou, enfin, une combinaison de ces différentes approches. Ces différents procédés de production sont bien connus de l'homme du métier. Ainsi, les polypeptides 763 de la présente invention peuvent être isolés à partir de champignons exprimant des polypeptides 763. De préférence, les polypeptides 763 de la présente invention sont isolés à partir d'organisme hôtes recombinants exprimant un polypeptide 763 hétérologue. Ces organismes sont préférentiellement choisis parmi les bactéries, les levures, les champignons, les cellules animales ou d'insectes.
La présente invention a pour objet un polypeptide comprenant un polypeptide 763 de Magnaporthe grisea de la SEQ ID No. 3. L'invention concerne également des polypeptides comprenant un fragment biologiquement actif ou un homologue du polypeptide 763 de la SEQ ID No. 3.
Dans un autre mode de réalisation, la présente invention a pour objet un polypeptide comprenant un polypeptide 763 de Neurospora crassa de la SEQ ID No. 5. L'invention concerne également des polypeptides comprenant un fragment biologiquement actif ou un homologue du polypeptide 763 de la SEQ ID No. 5. Le terme "fragment" d'un polypeptide désigne un polypeptide comprenant une partie mais pas la totalité du polypeptide dont il est dérivé. L'invention concerne un polypeptide comprenant un fragment d'au moins 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 50, 100, 200 acides aminés d'un polypeptide de la SEQ ID NO.3.
Le terme "fragment biologiquement actif désigne un fragment d'un polypeptide conservant la fontion du polypeptide dont il est dérivé. Les fragments biologiquement actifs du polypeptide de la SEQ ID No. 3 conservent ainsi la fonction du polypeptide 763 de Magnaporthe grisea. Ces fragments biologiquement actifs ont donc une activité de facteur de transcription fonctionnel dans les champignons. Préférentiellement, cette activité est essentielle à la pathogénie du champignon.
Le terme "homologue" désigne un polypeptide pouvant présenter une délétion, une addition ou une substitution d'au moins un acide aminé. L'invention a pour objet un polypeptide présentant au moins 75%, 80%, 85%, 90%, 95%, 98% et préférentiellement au moins 99% d'acides aminés identiques avec un polypeptide de la SEQ ID No. 3 ou de la SEQ ID No. 5. Les méthodes de mesure et d'identification des homologies entre polypeptides ou protéines sont connues de l'homme du métier. On peut employer par exemple le « package » UWGCG et le programme BESTFITT pour calculer les homologies (Devereux et al., Nucleic Acid Res. 12, 387-395, 1984). De préférence, on utilise les paramètres par défaut.
De préférence, ces polypeptides homologues conservent la même activité biologique que le polypeptide 763 de Magnaporthe grisea de la SEQ ID No.3. Préférentiellement, ces polypeptides ont donc une activité de facteur de transcription de champignon. Préférentiellement, cette activité est essentielle à la pathogénie du champignon. Dans un mode de réalisation préféré, ces polypeptides homologues sont suceptibles d'être isolés à partir de champignons phytopathogènes. De préférence, ces polypeptides sont exprimés dans les champignons phytopathogènes au début de l'infection de la plante.
L'invention a également pour objet un polypeptide de fusion comprenant un polypeptide 763 tel que décrit ci-dessus fusionné à un polypeptide rapporteur. Le polypeptide rapporteur permet la détection rapide de l'expression d'un polypeptide 763 dans un champignon ou dans un autre organisme hôte. Parmi les polypeptides pouvant ainsi être fusionés avec un polypeptide 763 on citera notamment la GFP (green fluorescent protein) et la protéine GUS (β-glucuronidase). Ces protéines de fusion et leurs constructions sont bien connues de l'homme du métier.
Cassettes d'expression, vecteurs et organismes hôtes
Le gène 763 peut être exprimé dans différents organismes hôtes tels que les bactéries, les levures, les champignons, les cellules animales ou d'insectes. Le gène 763 peut être exprimé dans un organisme hôte sous le contrôle du promoteur 763 de la présente invention ou sous le contrôle d'un promoteur hétérologue. Cassettes d'expression
Selon un mode de réalisation de l'invention, un polynucléotide codant pour un polypeptide 763 est inséré dans une cassette d'expression en utilisant des techniques de clonage bien connues de l'homme du métier. Cette cassette d'expression comprend les éléments nécessaires à la transcription et à la traduction des séquences codant pour le polypeptide 763. Avantageusement, cette cassette d'expression comprend à la fois des éléments permettant de faire produire un polypeptide 763 par une cellule hôte et des éléments nécessaires à la régulation de cette expression. Dans un premier mode de réalisation, les cassettes d'expression selon l'invention comprennent, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, le gène 763 ou la séquence codante du gène 763 et une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte. Préférentiellement, la cassette d'expression comprend, dans le sens de la transcription, un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte, un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) un polynucléotides codant pour le polypeptide 763 de la SEQ ID No. 3 ou pour un fragment biologiquement actif du polypeptide 763 de la SEQ ID No.3; b) un polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 17 et la position 733 de la SEQ ID No.2; c) un polynucléotide de la SEQ ID No. 1 ; d) un polynucléotide de la SEQ ID No. 2; e) un polynucléotides codant pour le polypeptide 763 de la SEQ ID No. 5 ou pour un fragment biologiquement actif du polypeptide 763 de la SEQ ID No.5; f) un polynucléotide de la SEQ ID No. 4; g) un polynucléotide homologue à un polynucléotide tel que défini en b), c), d) ou f); h) un polynucléotide capable de s'hybrider de manière spécifique à un polynucléotide tel que défini en b), c), d) ou f); et une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte.
Tout type de séquence promotrice peut être utilisée dans les cassettes d'expression selon l'invention. Le choix du promoteur dépendra notamment de l'organisme hôte choisi pour l'expression du gène d'intérêt. Certains promoteurs permettent une expression constitutive alors que d'autres promoteurs sont au contraire inductibles. Parmi les promoteurs fonctionnels dans les champignons, on citera notamment celui de glyceraldehyde-3-phosphate deshydrogenase AΑspergillus nidulans (Roberts et al., Current Genêt. 15:177-180, 1989). Parmi les promoteurs fonctionnels dans les bactéries, on citera notamment celui de la RNA polymérase du bacteriophage T7 (Studier et al., Methods in enzymology 185:60-89, 1990). Parmi les promoteurs fonctionnels dans les levures, on citera notamment celui du gène Gall (Elledge et al., Proc Natl Acad Sciences, USA. 88:1731-1735, 1991) ou les promoteurs GAL4 et ADH de S.cerevisiae. Parmi les promoteurs fonctionnels dans les cellules d'insectes, on citera notamment le promoteur de la polyhédrine de baculovirus AcMNPV (Weyer et al., J.GeneNirol. 72:2967-2974, 1991). Parmi les promoteurs fonctionnels dans les cellules animales on citera le promoteur de la metallothionein et les promoteurs de virus et d'adénovirus. Tous ces promoteurs sont décrits dans la littérature et bien connus de l'homme du métier.
Le promoteur 763 peut être utilisé pour exprimer un gène hétérologue dans un organisme hôte et notamment dans les champignons. L'invention a donc également pour objet des cassettes d'expression comprenant le promoteur d'un gène 763 associé de manière fonctionnelle à une séquence codant pour une protéine hétérologue, permettant l'expression de ladite protéine dans les champignons. De préférence, la cassette d'expression selon l'invention comprend, dans le sens de la transcription, un polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 705 de la SEQ ID Νo. 1 ou un fragment biologiquement actif du polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 705 de la SEQ ID ΝO. 1, la séquence codant pour un polypeptide hétérologue et une séquence terminatrice fonctionnelle dans champignons. Tout gène d'intérêt peut être exprimé dans un organisme hôte sous le contrôle d'un promoteur 763. De préférence, le promoteur 763 est utilisé pour l'expression d'un gène hétérologue dans les champignons. L'activité du promoteur 763 dans différentes conditions peut être évalué à l'aide d'un gène rapporteur tel que le gène rapporteur GUS (β-glucuronidase), GFP (green fluorescent protein), LUC (luciferase), CAT (chloramphenicol transferase) ou β-galactosidase (lacZ).
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le promoteur 763 est associé de manière fonctionnelle à la séquence codante d'un gène marqueur. L'expression du gène marqueur permet la sélection des organismes transformés par leur résistance aux antibiotiques ou aux herbicides par exemple. On citera notamment les séquences codantes pour un gène de tolérance à un antibiotique ou un herbicide, comme les gènes de résistance à l'hygromycine (hph : Punt et al., 1987), à la phléomycine (ble : Drocourt, 1990) ou à l'herbicide bialaphos (Bar : Pall et Brunelli, 1993).
Les cassettes d'expression, selon la présente invention, peuvent en outre inclure toute autre séquence nécessaire à l'expression du gène 763 ou du gène hétérologue, comme par exemple des éléments de régulation ou des séquences signal permettant l'adressage du polypeptide 763. On peut notamment utiliser toute séquence de régulation permettant d'augmenter le niveau d'expression de la séquence codante insérée dans ladite cassette d'expression. Selon l'invention, on peut notamment utiliser, en association avec la séquence de régulation promotrice, d'autres séquences de régulation, qui sont situées entre le promoteur et la séquence codante, telles que des activateurs de transcription ("enhancer"). Comme signal d'adressage membranaire dans les organismes hôtes on citera notamment celui de la protéine A chez les bactéries (Nilsson et al., Methods in Enzymology 198:3, 1991).
Une grande variété de séquences terminatrices sont utilisables dans les cassettes d'expression selon l'invention, ces séquences permettent la terminaison de la transcription et la polyadénylation de l'ARNm. Toute séquence terminatrice fonctionnelle dans l'organisme hôte sélectionné peut être utilisée.
La présente invention a également pour objet un polynucléotide comprenant une cassette d'expression selon l'invention, avantageusement les cassettes d'expression selon la présente invention sont insérées dans un vecteur. Vecteurs
La présente invention concerne donc également des vecteurs de réplication ou d'expression pour la transformation d'un organisme hôte comprenant au moins un polynucléotide 763 ou une cassette d'expression selon la présente invention. Ce vecteur peut notamment être constitué par un plasmide, un cosmide, un bacteriophage ou un virus dans lequel est inséré un polynucléotide 763 ou une cassette d'expression selon l'invention. Les techniques de construction de ces vecteurs et d'insertion d'un polynucléotide de l'invention dans ces vecteurs sont bien connues de l'homme du métier. De manière générale, tout vecteur capable de se maintenir, de s'autorépliquer ou de se propager dans une cellule hôte et notamment afin d'induire l'expression d'un polynucléotide ou d'un polypeptide peut être utilisé. Avantageusement, les vecteurs selon l'invention comprennent au moins une origine de réplication pour leur réplication dans un organisme hôte. De manière préférée, les vecteurs de l'invention comprennent également au moins un marqueur de sélection tel qu'un gène de résistance à un antibiotique. On citera notamment des vecteurs tels que pBluescript (Stratagene, La Jolla, Ca), pTrcHis (Invitrogen, La Jolla, Ca) et des des vecteurs d'expression dérivés de baculovirus tels que ceux dérivés du virus de la polyhédrine 5 d'Autographica californica (AcMNPV). Un système préfère combinant un baculovirus et une cellule d'insecte est le système baculovirus pVl 11392/ cellules Sf 1 (Invitrogen, la Jolla, Ca). Pour l'expression dans les cellules animales on utilise notamment des vecteurs dérivés d'adénovirus. L'homme du métier choisira les vecteurs appropriés notamment en fonction de l'organisme hôte à transformer et en fonction de la technique de transformation
10 mise en œuvre. Les méthodes de transformation des organismes hôtes sont bien connus de l'homme du métier (Inoue et al., Gène 96:23-28, 1990; Fincham, Microbiological Reviews 53:148-170, 1989)
Les vecteurs de la présente invention sont notamment utilisés pour transformer un organisme hôte en vue de la réplication du vecteur et/ou de l'expression d'un polypeptide
15 763 dans ledit organisme hôte. L'invention concerne une méthode pour préparer un polypeptide M763 comprenant les étapes suivantes:
- on transforme un organisme hôte avec un vecteur d'expression comprenant une cassette d'expression selon l'invention,
- on isole les polypeptides M763 produits par l'organisme hôte. 0 Les polypeptides 763 recombinants produits par un organisme hôte transformé avec un polynucléotide peuvent être purifiés ou isolés selon des méthodes connues de l'homme du métier. Les polypeptides M763 peuvent être exprimés dans un organisme hôte sous la forme de protéines de fusion. On citera notamment les vecteurs pGEX pour l'expression de protéines de fusion comprenant la glutathione S-transférase (GST). Ces protéines de fusion 5 sont facilement purifiées par adsorption sur des billes de glutathione-agarose. Le groupement GST peut ensuite être éliminé par digestion avec la protéase Xa. D'autres systèmes pour l'expression et la purification de protéines de fusion sont connues de l'homme du métier. Organismes hôtes 0 La présente invention a également pour objet, un procédé de transformation d'un organisme hôte par intégration dans ledit organisme hôte d'au moins un polynucléotide 763 ou d'une cassette d'expression ou d'un vecteur selon l'invention. Le polynucléotide peut être intégré dans le génome de l'organisme hôte ou se répliquer de manière stable dans l'organisme hôte. Les méthodes de transformation des organismes hôtes sont bien connus de l'homme du métier et largement décrits dans la littérature (Inoue et al., Gène 96:23-28, 1990 ; Fincham, Microbiological Reviews 53:148-170, 1989). La présente invention concerne également un organisme hôte transformé avec un polynucléotide 763, une cassette d'expression ou un vecteur selon l'invention. Par organisme hôte, on entend en particulier selon l'invention tout organisme mono ou pluricellulaire, inférieur ou supérieur, en particulier choisi parmi les bactéries, les levures, les champignons, les cellules animales et les cellules d'insectes. De manière avantageuse, les bactéries sont choisies parmi Escherichia coli et Bacillus subtilis, les levures sont choisies parmi Pichia pastoris et Saccharomyces cerevisae, les cellules d'insectes sont choisis parmi Spodoptera frugiperda et Drosophila melanogaster, les cellules animales sont choisis parmi les cellules CHO, HeLa et COS.
Les techniques de construction de vecteurs, de transformation d'organismes hôtes et d'expression de protéines hétérologues dans ces organismes sont largement décrites dans la littérature (Ausubel F.M. et al., "Current Protocols in Molecular Biology" Volumes 1 et 2, Greene Publishing Associates et Wiley -Interscience, 1989; T.Maniatis, E.F.Fritsch, J. Sambrook, Molecular Cloning A laboratory Handbook, 1982).
La présente invention concerne également l'utilisation de polynucléotides 763 et de polypeptides 763 pour l'identification des gènes impliqués dans la pathogénie des champignons ou pour l'identification de nouvelles molécules fongicides inhibitrices de la pathogénie des champignons.
Inhibition de la pathogénie des champignons
Des champignons dans lesquels le gène 763 est inactivé ou inhibé ont une pathogénie réduite de 95%. L'invention concerne des procédés pour inhiber la pathogénie des champignons en inactivant ou en inhibant l'expression du gène 763. De préférence, les champignons sont choisis parmi Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis, Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum et Venturia inaequalis. De manière préférée, l'invention concerne des procédés pour inhiber la pathogénie d'un champignon, les dits procédés comprenant l'inhibition de l'expression d'un polynucléotide 763 selon l'invention dans ledit champignon, ou l'inhibition de l'expression d'un polypeptide 1763 selon l'invention dans ledit champignon ou l'inhibition de l'activité biologique d'un polypeptide 763 selon l'invention dans ledit champignon. De préférence, cette inhibition affecte spécifiquement l'expression du gène 763 et l'activité biologique du polypeptide 763. L'invention ne concerne donc pas les procédés comprenant l'inhibition générale de l'expression des gènes dans le champignon. On comprendra que l'inhibition de l'expression du gène 763 peut cependant entrainer l'inhibition d'autres gènes. Différentes méthodes bien connues de l'homme du métier peuvent être mises en œuvre pour inhiber la pathogénie des champignons en inhibant l'expression du gène 763 dans ces champignons. Dans un mode de réalisation de l'invention, le gène 763 est inactivé par mutagenèse insertionnelle ou par recombinaison homologue (techniques de remplacement de gène ou de "knock out"). Dans un autre mode de réalisation de l'invention, l'expression d'un polypeptide 763 est inhibée par l'expression d'un polynucléotide antisens du gène 763 dans les champignons. Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, l'expression du gène 763 est inhibée par un composé inhibiteur.
Le niveau d'expression d'un polynucléotide 763 ou d'un polypeptide 763 dans les champignons peut être mesuré selon des techniques décrites dans la littérature. On citera notamment le Northern blot, la PCR et les DNA arrays (puces à ADN) pour les polynucléotides et le Western blot pour les polypeptides. Ces techniques sont bienb connues de l'homme du métier.
Identification de nouvelles molécules fongicides inhibitrices de la pathogénie des champignons L'inactivation du gène 763 chez Magnaporthe grisea, champignon pathogène du riz, entraine une réduction de 95%) de la pathogénie de ce champignon. Par ailleurs, des gènes homologues ont pu être identifiés chez d'autres champignons. Par conséquent, des composés inhibiteurs de l'expression du gène 763 ou de l'activité du polypeptide 763 dans les champignons peuvent être utilisés pour inhiber la pathogénie des champignons. L'invention concerne donc des procédés pour l'identification de composés inhibant la pathogénie des champignons comprenant une étape d'identification d'un composé inhibant spécifiquement l'expression d'un polynucléotide 763 dans ledit champignon, ou une étape d'identification d'un composé inhibant l'expression d'un polypeptide 763 dans ledit champignon ou une étape d'identification d'un composé inhibant l'activité biologique d'un polypeptide 763 dans ledit champignon.
De préférence, les champignons sont choisis parmi Botrytis cinerea, Mycosphaerella graminicola, Stagnospora nodorum, Blumeria graminis, Colleotrichum lindemuthianum, Puccinia graminis, Leptosphaeria maculans, Fusarium oxysporum, Fusarium graminearum et Venturia inaequalis.
Les polynucléotides 763, les polypeptides 763, les vecteurs et les organismes hôtes de la présente invention peuvent ainsi être utilisés dans différents test de criblage afin d'identifier de nouveaux composés antifongiques.
Identification d'inhibiteurs se fixant sur la protéine 763
Des molécules inhibant directement l'activité du polypeptide 763 pourraient inhiber la pathogénie du champignon et conduire au développement de nouveaux fongicides.
L'invention concerne donc un procédé pour l'identification de composés inhibant la pathogénie des champignons comprenant les étapes suivantes:
- mettre en contact ledit composé avec un polypeptide 763, et
- détecter la fixation dudit composé audit polypeptide; et
Préférentiellement, le procédé comprend également une étape dans laquelle on détermine si ledit composé inhibe la pathogénie des champignons. Toute méthode permettant de préparer un polypeptide 763 et de le purifier ou de l'isoler peut être utilisée dans les procédés de la présente invention.
De préférence, le polypeptide763 est exprimée dans un système d'expression hétérologue ( par exemple bactérie, levure, cellule animale ou d'insecte) au moyen d'un polynucléotide 763 selon l'invention, la purification simplifiée du polypeptide 763 permet ensuite d'identifier de nouvelles molécules se fixant sur la protéine 763. L'identification des dites molécules se fait par des méthodes bien connues de l'homme du métier, notamment des méthodes de détection physique de la fixation des composés testés sur la protéine 763 (système BIACORE; Karlson & al., J. of Biomolecular Interaction Analysis, spécial issue Drug Discovery : 18-22). Identification d'inhibiteurs des régulateurs de l'expression du gène 763
Des molécules inhibant l'expression du gène 763 peuvent également inhiber la pathogénie du champignon et conduire au développement de nouveaux fongicides. Dans la présente invention, l'expression "inhibition de l'expression du gène 763" désigne l'inhibition de l'expression d'un polynucléotide 763 ainsi que l'inhibition de l'expression d'un polypeptide 763 dans les organismes hôtes et préférentiellement dans les champignons phytopathogènes.
L'invention a également pour objet un procédé pour l'identification de composés inhibant la pathogénie des champignons comprenant les étapes suivantes: - mettre en contact ledit composé avec un organisme hôte transformé avec un polynucléotide ou un vecteur selon l'invention tel que cet organisme hôte exprime un gène rapporteur sous le contrôle du promoteur du gène 763; et
- détecter l'inhibition de l'expression dudit gène rapporteur.
Préférentiellement, le procédé comprend également une étape dans laquelle on détermine si ledit composé inhibe la pathogénie des champignons.
L'utilisation d'un polynucléotide selon l'invention comprenant le promoteur 763 associé à la séquence codante d'un gène reporteur (GUS ou GFP par exemple) permet de mesurer l'activité promotrice du promoteur 763 dans une cellule fongique ou dans une cellule hôte. Ce procédé permet d'identifier des composés inhibant l'activité du promoteur 763 et donc l'expression du gène 763 au niveau transcriptionnel. Une souche recombinée comprenant le gène ci-dessus est ainsi utilisée pour identifier des molécules inhibant l'expression du gène 763, ce qui se manifeste par une inhibition de l'expression de la protéine rapporteur de la souche recombinée dans les conditions d'expression du gène 763. Ce type de test est bien connu de l'homme du métier et décrit dans la littérature, notamment Axiotis et al. (1995. pp. 1-7 in Antiftmgal Agents: Discovery and Mode of Action. Dixon GK, Coppong LG and Hollomon DW eds, BIOS Scientific publisher Ldt, Oxford, UK).
Dans un autre mode de réalisation, l'invention concerne un procédé pour l'identification de composés inhibant la pathogénie des champignons comprenant les étapes suivantes:
- mettre en contact ledit composé avec un organisme hôte transformé avec un polynucléotide selon l'invention ou un vecteur selon l'invention, ledit organisme hôte exprimant un polypeptide 763; et - détecter l'inhibition de l'expression dudit polypeptide 763.
De préférence, le polypeptide 763 est un polypeptide de fusion comprenant un polypeptide rapporteur tel que GUS ou GFP dont l'expression est facilement mesurée. Préférentiellement, le procédé comprend également une étape dans laquelle on détermine si ledit composé inhibe la pathogénie des champignons. Ce procédé permet d'identifier des composés inhibant l'expression du gène 763 au niveau transcriptionnel ou au niveau traductionnel. Une souche recombinée exprimant un polypeptide 763 et de préférence un polypeptide 763 fusionné à un rapporteur est ainsi utilisée pour identifier des molécules inhibant l'expression du gène 763, ce qui se manifeste par une inhibition de l'expression du polypeptide 763 de la souche recombinée dans les conditions d'expression du gène 763.
La présente invention concerne donc un procédé pour identifier des composés inhibant la pathogénie des champignons liée à l'expression du gène 763, ledit procédé consistant à soumettre un composé, ou un mélange de composés, à un test approprié pour l'identification des composés inhibiteurs de ladite pathogénie des champignons et à sélectionner les composés réagissant de manière positive audit test, le cas échéant à les isoler, puis à les identifier.
De manière préférentielle, le test approprié est un test tel que défini ci-dessus. De manière préférée, un composé identifie selon ces procédés est ensuite testé pour ces propriétés anti-fongiques et pour sa capacité à inhiber la pathogénie du champignon pour les plantes selon des méthodes connues de l'homme du métier. Préférentiellement, le composé est évalué à l'aide de tests phénotypiques tels que des essais de pathogénie sur feuilles ou sur plantes entières.
Par composé on entend selon l'invention tout composé chimique ou mélange de composés chimiques, y compris les peptides et les protéines.
Par mélange de composés on comprend selon l'invention au moins deux composés différents, comme par exemple les (dia)stéréoisomères d'une molécule, des mélanges d'origine naturelle issus de l'extraction de matériel biologique (plantes, tissus végétaux, culture bactériennes, cultures de levures ou de champignons, insectes, tissus animaux, etc.) ou des mélanges réactionnels non purifiés ou purifiés totalement ou en partie, ou encore des mélanges de produits issus de techniques de chimie combinatoire. La présente invention concerne enfin de nouveaux composés inhibiteurs de la pathogénie des champignons liée à l'expression du gène 763, notamment les composés identifiées par le procédé selon l'invention et/ou les composés dérivés des composés identifiés par le procédé selon l'invention. De manière préférentielle, les composés inhibiteurs de la pathogénie des champignons liée à l'expression du gène 763 ne sont pas des inhibiteurs généraux d'enzymes. De manière également préférentielle, les composés selon l'invention ne sont pas des composés déjà connus pour avoir une activité fongicide et/ou une activité sur la pathogénie des champignons. L'invention a également pour objet un procédé pour traiter des plantes contre un champignon phytopathogène caractérisé en ce qu'il comprend le traitement desdites plantes avec un composé identifié par un procédé selon l'invention.
La présente invention concerne également un procédé de préparation d'un composé inhibiteur de la pathogénie des champignons, ledit procédé comprenant les étapes d'identification d'un composé inhibant la pathogénie des champignons liée à l'expression du gène 763 par le procédé d'identification selon l'invention, puis de préparation dudit composé identifié par les méthodes usuelles de synthèse chimique, de synthèse enzymatique et/ou d'extraction de matériel biologique. L'étape de préparation du composé peut être précédée le cas échéant par une étape dite d'optimisation par laquelle on identifie un composé dérivé du composé identifié par le procédé d'identification selon l'invention, ledit composé dérivé étant ensuite préparé par les méthodes usuelles.
Les exemples ci-après permettre d'illustrer l'invention, sans toutefois chercher à en limiter la portée. Toutes les méthodes ou opérations décrites ci-dessous dans ces exemples sont données à titre d'exemples et correspondent à un choix, effectué parmi les différentes méthodes disponibles pour parvenir au même résultat. Ce choix n'a aucune incidence sur la qualité du résultat et par conséquent, toute méthode adaptée peut être utilisée par l'homme de l'art pour parvenir au même résultat. La plupart des méthodes d'ingénierie des fragments d'ADN sont décrites dans "Current Protocols in Molecular Biology" Volumes 1 et 2, Ausubel F.M. et al , publiés par Greene Publishing Associates et Wiley -Interscience (1989) ou dans Molecular cloning, T.Maniatis, E.F.Fritsch, J. Sambrook (1982). Les méthodes spécifiques des champignons sont décrites dans Sweigard et al.(Fungal Genetics Newletter. 44:52-53, 1997) pour les vecteurs de transformation fongiques utilisés, dans Orbach (Gène 150:159-162, 1994) pour la construction d'une banque cosmidique, dans Sweigard et al. (Fungal Genetics Newletter. 37:4-5,1990) pour la préparation d'ADN génomiques fongiques et dans Agnan et al. (Fungal Genetics and Biology 21 :292-301, 1997).
Description des figures
Figure 1 : Autoradiogramme de l'Hybridation avec une sonde pAN7.1 du transfert sur membrane de nylon de digestions de l'ADN génomique du mutant 763. (E:EcoRI; A: Apal; C: Clal; K: Kpnl)
Figure 2: "Plasmid rescue" chez le mutant 763. ADN génomique du mutant 763 (en gras) avec site d'insertion du plasmide. Les positions des sites EcoRI et Kpnl sur l'ADN génomique sont arbitraires. Figure 3: Locus d'insertion du plasmide pAN7.1 et fragment de restriction BglII-XhoI (6kb) complémentant la mutation m763. La position de la sonde génomique (0,4 kb) issue de PRK763 est indiquée en gras. Les flèches indiquent la position des amorces de PCR pour l'amplification du point d'insertion du plasmide chez la souche sauvage. Le point d'insertion du plasmide pAN7.1 est également indiqué. Figure 4: Identification d'un domaine de "fermeture éclair à leucines" (leucin zipper) basique. Consensus obtenu par alignement de la séquence de la protéine P763 avec celles des facteurs de transcription YAP-1 et GCN4 de Saccharomyces cerevisiae et MEAB d'Aspergillus nidulans. Ce domaine comprend un domaine basique (A) et un domaine "leucin zipper" proprement dit (B). Figure 5: Consensus obtenu par alignement de la séquence de la protéine 763 de Magnaporthe grisea avec celles des facteurs de transcription YAP-1 et GCN4 de Saccharomyces cerevisiae et CPC-1 de Neurospora crassa.
Figure 6: Autoradiogrammes de l'hybridation avec une sonde de l'ADNc du gène 763 de membranes de Southern des produits d'amplification par RT-PCR et nested-PCR de l'ARNm de ce gène dans différentes conditions. Figure 7: Alignement de la protéine 763 de Magnaporthe grisea et de la protéine homologue de Neurospora crassa.
Alignement réalisé à l'aide du programme clustal-W. (* : acides aminés identiques)
EXEMPLES
La stratégie employée pour parvenir à l'identification et la caractérisation du gène 763 essentiel à la pathogénie de M. grisea a comporté deux points principaux: 1) L'inactivation d'un gène essentiel à la pathogénie par l'insertion de manière aléatoire dans sa séquence nucléotidique d'un fragment d'ADN étranger (mutagenèse insertionnelle).
2) La récupération et la caractérisation de la séquence nucléotidique fongique ainsi modifiée, puis la démonstration de son implication dans la pathogénie du champignon vis-à- vis du riz et de l'orge.
Les étapes méthodologiques à franchir successivement ont été les suivantes:
1) L'obtention d'une collection d'isolats du champignon ayant intégré de manière aléatoire un fragment d'ADN étranger dans leur génome (transformants). En l'occurence, l'ADN étranger est un plasmide comportant le gène hph d' Escherichia coli, ce qui a permis leur sélection sur la base de la résistance à l'hygromycine. Il a été introduit dans le génome du champignon par transformation de protoplastes.
2) La recherche de transformants non pathogènes vis-à-vis du riz et de l'orge parmi la collection (mutants de pathogénie). Le critère retenu pour la non pathogénie d'un transformant a été l'incapacité à provoquer des lésions foliaires suite à l'inoculation de spores de ce transformant à des plants de riz et d'orge.
3) La démonstration génétique de finactivation d'un gène de pathogénie par le plasmide chez les mutants incapables d'infecter le riz et l'orge. Il s'agissait d'établir une liaison génétique complète entre le caractère de résistance à l'hygromycine, qui traduit la présence du plasmide dans le génome du mutant, et celui de la non pathogénie, qui traduit l'inactivation d'un gène essentiel à la capacité infectieuse du champignon. Ce degré de liaison a été évalué par l'analyse de la ségrégation des caractères de résistance à l'hygromycine et de non pathogénie chez les descendants d'un croisement entre le mutant étudié et une souche sauvage, pathogène vis-à-vis du riz et de l'orge et de signe sexuel compatible avec celui du mutant.
4) La récupération de la région génomique du champignon où s'est produite l'insertion du plasmide mutateur. Le principe a consisté à isoler un fragment d'ADN du mutant comportant à la fois des séquences plasmidiques et génomiques. repérable grâce à une expérience d'hybridation avec une sonde d'origine plasmidique. La partie génomique incluse dans ce fragment a ensuite servi à isoler la région génomique sauvage complète selon le même principe.
5) La démonstration que la région génomique avoisinant le point d'insertion du plasmide contient le gène de pathogénie. Si le gène de pathogénie recherché se trouve dans la région génomique avoisinant le point d'insertion du plasmide, son introduction dans le génome de l'isolât mutant, à l'aide d'un vecteur plasmidique comportant un autre marqueur de sélection, doit permettre de restaurer la pathogénie par complémentation de la fonction rendue déficiente par l'insertion du premier plasmide. La preuve en est donnée si les spores d'au moins un transformant obtenu par cette expérience sont capables de provoquer autant de lésions foliaires que la souche sauvage.
6) La caractérisation de la séquence génomique du champignon à proximité du point d'insertion du plasmide. Le produit du séquençage de la région génomique avoisinante au point d'insertion du plasmide est analysé avec des logiciels de traitement de séquences, de manière à tenter d'y mettre en évidence une séquence nucléotidique susceptible d'être traduite en séquence protéique (cadre de lecture ouvert). Cette recherche se fait sur la base de la recherche des signaux consensus d'initiation et de terminaison de la traduction en protéine. La preuve de l'existence d'un cadre de lecture ouvert (et donc d'un gène) dans cette région a été apportée par le clonage de l'unité transcriptionnelle correspondante, grâce au criblage d'une banque d'ADN complémentaires des ARN messagers (ADNc) avec une sonde produite à partir d'un fragment de cette région. La séquence de cet ADNc permet de déterminer avec précision la taille et la séquence primaire de la protéine correspondante, ainsi que la position d'éventuels introns dans la séquence génomique du gène. Exemple 1 Mutagenèse insertionnelle
La transformation de protoplastes avec un plasmide intégratif portant un marqueur de sélection a été utilisée comme outil de mutagenèse insertionnelle afin de rechercher les gènes de pathogénie du champignon ascomycète et parasite du riz, Magnaporthe grisea. Les conditions de culture, d'obtention des protoplastes, de transformation ainsi que de purification et de stockage des transformants de Magnaporthe grisea sont décrites par Silué et al. (Physiol. Mol. Plant Pathol, 53, 239-251, 1998). La transformation a été réalisée avec
7 1 μg de plasmide pAN7.1 (Punt et al., Gène 78: 147-156, 1987) et 10 protoplastes de la souche PI.2 de M grisea. Cette souche provient de la collection du laboratoire de
Phytopathologie du CIRAD de Montpellier. La sélection des transformants a été réalisée par incorporation d' hygromycine dans les milieux de culture géloses, aux concentrations de 240 ppm pour le milieu de sélection primaire et de 120 ppm pour celui de sélection secondaire.
Exemple 2 Criblage de la collection de transformants et identification du mutant non pathogène 763 A) Essais de pathogénie sur feuilles en survie Les essais de pathogénie ont été réalisés sur deux variétés de riz, Maratelli et
Sariceltick, et une variété d'orge, Express. Maratelli sont des variétés très sensibles à la pyriculariose et qui ne possèdent pas de gènes de résistance à la souche PI.2. Les variétés d'orge sont extrêmement sensibles à la pyriculariose. Le riz a été cultivé à 25°C le jour, 15°C la nuit avec une hygrométrie supérieure à 70%, l'orge en conditions froides (20-22°C). Des fragments de feuilles (2,5 cm) de riz et d'orge ont été prélevés dans la partie médiane de la plus jeune feuille de plants âgés d'une vingtaine de jours. Ces fragments ont été déposés dans des boîtes multicompartimentées contenant de l'eau gélose à 1% additionné de 2 mg / 1 de kinétine, milieu permettant leur survie durant 14 jours. Il est important de noter que le riz développe une forte résistance physiologique à la pyriculariose durant les périodes de fortes chaleurs. Cette résistance peut être atténuée par un apport de fertilisant azoté aux plants: deux arrosages avec une solution de sulfate d'ammonium 5g / m^ à une semaine d'intervalle. Le deuxième arrosage a lieu 2 à 3 jours avant l'inoculation. Les conditions de sporulation et de la préparation d'inoculum de spores de M. grisea sont décrites par Silué et al. op. cit.). L'inoculation a été réalisée à l'aide d'un coton tige humide trempé dans une suspension de spores et passé sur les fragments de feuilles en survie. La quantité de spores déposée a été estimée en déposant une goutte de la suspension sur une lame de verre. Les symptômes ont été observés après 4-7 jours d'incubation à 24°C, 100 % d'hygrométrie. Chaque transformant a été testé sur quatre fragments de feuille de riz de chaque variété et quatre d'orge lors du criblage primaire. Le transformant 763 présente une réduction de la pathogénie quantifiée à 95 % du nombre de lésions causées par la souche sauvage. Le transformant 763 a été inoculé une seconde fois afin de confirmer son
5 phénotype avec une suspension de spores de concentration ajustée à 10 spores par ml. Les résultats illustrés danss le tableau ci-dessous.
Tableau 1: Pénétration du mutant 763 dans les feuilles d'orge
Inoculation de feuilles d'orge par des gouttes de 35 microlitres contenant des spores (500 000 spores/ml)
Exp 1 48h après inoculation, nombreux appressoria en surface, peu de pénétrations, quelques hyphes infectieux visibles, 6 jours, pas de lésion visible, brunissement au point de contact de la goutte
Exp 2 48h après inoculation, nombreux appressoria en surface, pénétration non observée 4 jours, pas de lésion visible, brunissement au point de contact de la goutte
Exp 3 48h après inoculation, nombreux appressoria en surface, peu de pénétrations, hyphes infectieux visibles dans la feuille, colonisation très ralentie par rapport à P12
B) Essais de pathogénie sur plantes entières De manière à confirmer le phénotype du mutant non pathogène 763 détecté par l'inoculation de feuilles en survie, le département de Phytopathologie du CIRAD de Montpellier a réalisé des inoculations de plantes entières avec les spores de ce mutant. Les deux cultivars de riz sensibles à la souche PI .2, Maratelli et Sariceltick ont été semés et cultivés en serre. Trois applications d'azote ont été effectuées durant les trois premières semaines de culture (à 5, 10 et 20 jours après le semis). L'inoculation par pulvérisation d'une suspension de spores a lieu 10 à 15 jours après le dernier apport d'azote, selon le degré de maturité des plantes. La concentration en spores a été déterminée par comptage avec une cellule de Thoma et ajustée à une valeur 20000 spores/ml. Les suspensions de spores du mutant 763 et de la souche PI.2 non transformée ont été pulvérisées sur trente plantes à raison de 1 ml de suspension de spores par plante avec un aérographe. Une feuille de chacune de ces plantes a été collectée pour comptage du nombre de lésions après développement de celles-ci (5 à 7 jours). Une réduction de pathogénie de 93 % a également été observée sur plantes entières (Voir tableau ci-dessous).
Tableau 2: Pulvérisation sur plante entière (Riz, variété Sariceltik) d'une suspension de spores
PI 2 (souche sauvage) Mutant 763 Diminution par rapport à P12
Expl Spores 42 lésions par feuille 7 lésions par feuille - 85 % 25 000 sp/ml taille des lésions: 3,5 mm2 taille des lésions: 0.5 mm2 - 85 %
Exp 2
Spores 30 lésions par feuilles 2 lésions par feuille 93 %
100 000 sp/ml
Exemple 3 Analyse phénotypique du mutant 763 Le mutant 763 est affecté d'une réduction de la pathogénie quantifiée à 93% du nombre de lésions causées par la souche sauvage, sans que sa capacité à sporuler ne soit amoindrie. De plus, si les rares lésions observées étaient bien visibles et formées d'une zone nécrotique entourée d'une marge brunâtre (symptôme typique de la pyriculariose), elles étaient toutes de petite taille et non sporulantes, contrairement à celles provoquées par la souche sauvage (-90% en surface). Un essai d'infection sur feuilles blessées montre que la progression des hyphes de ce mutant in planta reste limitée à la zone de blessure. L'analyse cytologique de l'infection chez ce mutant montre que le mutant parviens à pénétrer à travers la paroi des cellules épidermiques de l'orge, mais il est ensuite rapidement bloqué dans sa progression.
Le transformant 763 a une physiologie et une morphologie des conidies et du mycélium apparemment normales. Sa capacité à différencier des appressoria sur épiderme d'orge comme sur surfaces hydrophobes artificielles (PVC, Teflon, PET) n'est pas différente de celle de la souche sauvage.
Le croissance de ce mutant a également été étudiée en présence de sels et de drogues interférant avec l'assimilation de composés azotés. Il s'agissait de voir s'il présentait le phénotype de perte de la répression métabolique de l'azote, caractéristique du mutant meaB d'Aspergillus nidulans (voir plus loin l'analyse moléculaire; Polley et Caddick, 1996). Chez ce champignon, la répression métabolique de l'azote se traduit en présence d'ammonium ou de L-glutamine par l'inhibition des gènes nécessaires au prélèvement et à l'utilisation d'autres sources d'azote. La mutation meaB est caractérisée par sa résistance au méthylammonium (un inducteur toxique de la répression métabolique de l'azote) mais également par sa résistance à la parafluorophénylalanine et par son hypersensibilité à la toxicité nitrique. Le mutant 763 n'a pas un phénotype différent de celui de la souche sauvage dans toutes les conditions testées. 763 croît également normalement sur milieu minimum (MM).
Exemple 4
Analyse génétique et moléculaire du mutant 763
20 ascospores en vrac et une tétrade issues du croisement M4 X 763 ont été analysées. Les résultats de cette analyse figurent dans le tableau ci-dessous et montrent que la résistance à l'hygromycine coségrège avec la perte du pouvoir pathogène: le gène de pathogénie muté est étiqueté par le plasmide pAN7.1 chez 763.
Figure imgf000029_0001
Le nombre de copies du plasmide pAN7.1 présentes dans le génome de ce transformant et la position relative du point d'intégration ont été déterminés par hybridation avec une sonde plasmidique ( voir Figure 1). Trois types d'enzymes de restriction ont été employées en fonction du nombre de coupures voulues: EcoRI (2 coupures); Bamlïl (1 coupure); Apal, Clal et Kpnl (aucune coupure). Les profils d'hybridation des fragments de restriction obtenus montrent que ce transformant ne comporte qu'une seule copie du plasmide (3 fragments EcoRI, un seul fragment pour BamRl, Apal, Clal et Kpnl). Par ailleurs, l'unique fragment d'hybridation BamHl est de taille supérieure à 6,75 kb. Ceci indique que la copie du plasmide intégrée dans le génome de ce transformant ne possède pas à ces extrémités les deux sites BamHl attendus suite à une transformation en présence cet enzyme de restriction. Selon l'analyse faite sur de nombreux transformants issus de transformations REMI, il est probable que l'intégration du plasmide ait entrainé de courtes délétions au niveau de l'une ou des deux extrémités cohésives du site BamHl plasmidique, ne créant ainsi aucun site de restriction BamHl au niveau des jonctions entre l'ADN plasmidique et l'ADN génomique du transformant. En ce qui concerne les digestions avec les enzymes ne coupant pas dans la séquence de pAN7.1 (Apal, Clal et Kpnl), le fragment de restriction le plus petit contenant la totalité du plasmide a été obtenu dans la voie correspondante à la digestion Kpnl (taille de 11 kb). Une expérience complémentaire d'hybridation de fragments de restrictions Sspl de l'ADN génomique du transformant 763 par une sonde pUC19 a pu montrer que les séquences de l'origine de réplication du plasmide dans E. coli et du gène de résistance à l'ampicilline étaient intactes.
Exemple 5 Clonage et caractérisation du gène de pathogénie 763 La technique du "plasmid rescue" (Timberlake, 1991) a été employée pour cloner les régions génomiques situées au point d'insertion du plasmide. De par sa petite taille, c'est le fragment Kpnl de 11 kb identifié lors de l'analyse moléculaire du mutant qui a été choisi pour réaliser cette expérience (Figure 2). 4 colonies résistantes à l'ampicilline obtenues ont fait l'objet d'une analyse par restriction de leur ADN plasmidique. Une colonie portant le plasmide attendu (PRK763) a été striée et multipliée en vue d'une maxipréparation d'ADN. Un fragment d'ADN génomique Ndel-Sspl de PRK763 d'une taille de 0,4 kb, repéré suite au séquençage des régions d'origine génomique de ce plasmide, a été utilisé pour sonder la banque cosmidique de la souche 96/0/76. Deux cosmides hybridant avec ce fragment ont été isolés (21C7 et 35F3).
Un fragment de restriction Xhol-Bglil de 6kb du cosmide 35F3 hybridant avec le fragment de restriction Ndel-Sspl de PRK763 a été clone dans le plasmide pCB1265 (Figure 3). Cette construction appelée pC763 a été introduite par transformation de protoplastes dans le génome du mutant 763. Un essai de pathogénie sur feuilles détachées a montré que les transformants résistants à la phosphinothricine obtenus ont le même degré de virulence que la souche sauvage.
La banque d'ADN complémentaires des ARN messagers de gènes exprimés dans une culture en milieu complet liquide a été criblée avec le fragment Ndel-Sspl de PRK763. Deux types de clones longs d'environ 2 kb été récupérés. L'un était plus court que l'autre de 113 pb en son extrémité 5', mais plus long de 16 pb en son extrémité 3' et ce juste avant la séquence polyadénylée terminale. Cette séquence polyadénylée était présente aux extrémités 3' des deux types de clones isolés. La comparaison de cette séquence d'ADNc avec celle de l'ADN génomique sauvage correspondant a permis de mettre en évidence 3 introns, de respectivement 153, 78 et 108 pb. Les positions des signaux d'initiation et de terminaison de la traduction dans la séquence de l'ADNc définissent un cadre ouvert de lecture long de 714 pb. Il débute à 25 pb de l'extrémité 5' de la séquence du clone d'ADNc le plus long et se termine à 1,22 kb de l'extrémité 3' de la séquence de ce même clone. Cette longue séquence 3 '-terminale non traduite comporte de nombreux signaux de terminaisons potentiels dans les trois phases de lectures possibles.
La recherche de protéines de séquences homologues à celle de P763 a été réalisée avec le programme d'alignement de séquences BLASTP 2.0.8 (Altschul et al, 1997) dans toutes les bases de données disponibles en utilisant les paramètres par défaut. Les seules protéines présentant un degré d'homologie significatif avec la protéine de pathogénie 763 de Magnaporthe grisea sont le facteur de transcription putatif MEAB dL Aspergillus nidulans ainsi que les facteurs de transcriptions GCN4 et YAP1 de Saccharomyces cerevisiae.
MEAB serait impliquée dans le contrôle de l'assimilation de l'azote en fonction de la nature des sources disponibles de cet élément (Polley et Caddick, FEBS letters 388:200-205, 1996). De par sa séquence, MEAB est apparentée à la famille des facteurs de transcription eucaryotes de type bZIP, composé d'un motif à dominante basique de liaison séquence- spécifique à l'ADN suivi d'un autre dit "à fermeture-éclair à leucines", nécessaire à la dimérisation de la protéine. Le degré de similarité entre P763 et MEAB est maximal dans la partie amino-terminale de leurs séquences, celle correspondant au domaine bZIP. Cette région mise à part, la séquence de MEAB est plus longue (400 AA contre 238 chez P763) et peu ressemblante à celle de P763 dans sa partie carboxy-terminale (Figure 4). Tableau 4: Recherche de protéines homologues de la protéine déduite du gène 763 (Blast P version 2.0.8)
Score E % d'identité et d'homologie au niveau du domaine b-ZIP (63 acides aminés)
0.00009 38 %> et 54 % MeaB facteur de transcription putatif d'A. nidulans avec b-ZIP
0.002 31 % et 55 % YAP 1 , facteur de transcription de
S. cerevisae avec b-ZIP
0.002 40 % et 55 % GCN4, facteur de transcription de S. cerevisae avec b-ZIP
L'analyse phénotypique du mutant 763 en fonction de son comportement vis-à-vis de plusieurs drogues interférant avec le métabolisme de l'azote laisse penser que le gène étiqueté par le plasmide chez le mutant 763 ne serait pas l'équivalent de MEAB chez Magnaporthe grisea. La séquence du domaine bZIP de P763 s'aligne partiellement dans la même recherche avec celles de deux facteurs de transcription de Saccharomyces cerevisiae, GCN4 (protéine de régulation de l'expression de gènes de la biosynthèse des acides aminés; Hinnebusch, PNAS 81:6442-6446, 1984) et YAP1 (activateur de la transcription de gènes de défense cellulaire contre le stress oxydatif; Schnell et al., Curr. Genêt. 21(4-5):269- 731992) et avec le gène CPC-1 de Neurospora crassa (figure 5). Les gènes de séquence homologue à celle du gène de GCN4 ont été identifiés chez les champignons filamenteux Neurospora crassa (Paluh et al., PNAS 85 (11) 3728-3732, 1988) avec le gène CPC-1 et Cryphonectria parasitica (Wang et al, Fungal Genêt. Biol. 23(1 ):81-94, 1998) et sont différents du gène 763 bien qu'apparentés. Exemple 6 Expression du gène de pathogénie 763
Un Northern blot réalisé avec 10 μg d'ARN totaux extraits d'échantillons de mycélium cultivé dans plusieurs conditions (culture liquide en milieu complet ou en milieu minimum) a été hybride sans succès avec une sonde correspondant à la séquence de l'ADNc du gène 763.
Une expérience de RT-PCR a été réalisée avec des amorces situées de part et d'autre du signal de terminaison de la traduction putatif (défini grâce de l'analyse de la séquence de l'ADNc) et 5 μg d'ARN totaux extrait de mycélium d'une culture liquide en milieu complet. Le produit d'amplification, détecté par hybridation avec une sonde 763, a été clone et séquence. Il ne présente pas de différences de taille ou de séquence avec les clones d'ADNc isolés auparavant, notamment dans la partie correspondante à la séquence 3 ' non traduite de l'ARN messager du gène. Une expérience de nested RT-PCR a été réalisée avec 5 μg d'ARN de feuilles d'orge infectées extraits 20 heures après inoculation et une amplification secondaire avec un deuxième couple d'amorces interne. Un produit d'amplification a été détecté par hybridation avec une sonde 763, mettant en évidence l'expression de ce gène au cours des étapes précoces de la colonisation de l'hôte (Figure 6).

Claims

REVENDICATIONS
1) Polynucléotide caractérisé en ce qu'il comprend un polynucléotide choisi parmi les polunucléotides suivants: a) le polynucléotide de la SEQ ID No.1 ; et b) le polynucléotide de la SEQ ID No.2; et c) le polynucléotide dont la séquence est comprise entre la position 17 et la position 733 de la SEQ ID No. 2
2) Polynucléotide caractérisé en ce qu'il comprend un polynucléotide choisi parmi les polynucléotides suivants: a) un polynucléotide capable de s'hybrider de manière sélective à un polynucléotide selon la revendication 1 ; et b) un polynucléotide homologue à au moins 80%) à un polynucléotide selon la revendication 1.
3) Polynucléotide selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il code pour un facteur de transcription fonctionnel dans les champignons.
4) Polynucléotide selon les revendications 2 ou 3, caractérisé en ce qu'il code pour un facteur de transcription indispensable à la pathogénie des champignons pour les plantes.
5) Polynucléotide caractérisé en ce qu'il comprend un polynucléotide codant pour le polypeptide de la SEQ ID NO. 3 ou pour un fragment biologiquement actif du polypeptide de la SEQ ID NO. 3.
6) Polynucléotide caractérisé en ce qu'il comprend le promoteur du gène 763 dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 705 de la SEQ ID No. 1 ou un fragment biologiquement actif du promoteur du gène 763 dont la séquence est comprise entre la position 1 et la position 705 de la SEQ ID No. 1. 7) Polypeptide caractérisé en ce qu'il comprend le polypeptide 763 de la SEQ ID No. 3 ou un fragment biologiquement actif du polypeptide 763 de la SEQ ID No. 3.
8) Polypeptide caractérisé en ce qu'il comprend un polypeptide homologue à au moins 80% 5 au polypeptide 763 de la SEQ ID No.3.
9) Polypeptide selon la revendication 8 caractérisé en ce qu'il comprend un facteur de transcription fonctionnel dans les champignons.
10 10) Cassette d'expression caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de la transcription: a) un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte; et b) un polynucléotide selon l'une des revendications 1-5; et c) une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte. 15
11) Cassette d'expression caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de la transcription: a) un promoteur fonctionnel dans un organisme hôte; et b) un polynucléotide codant pour un polypeptide selon l'une des revendications 7-9; et 0 c) une séquence terminatrice dans ledit organisme hôte.
12) Cassette d'expression caractérisée en ce qu'elle comprend dans le sens de la transcription: a) Un polynucléotide selon la revendication 6; et 5 b) un gène rapporteur; et c) une séquence terminatrice.
13) Vecteur comprenant un polynucléotide selon l'une des revendications 1-6 ou une cassette d'expression selon l'une des revendications 10-12. 0 14) Organisme hôte transformé avec un polynucléotide selon l'une des revendications 1-6 ou une cassette d'expression selon l'une des revendications 10-12 ou un vecteur selon la revendication 13.
5 15) Procédé de transformation des organismes hôtes par intégration dans ledit organisme hôte d'au moins un polynucléotide selon l'une des revendications 1-6 ou une cassette d'expression selon l'une des revendications 10-12 ou un vecteur selon la revendication 13.
10 16) Procédé pour l'identification de composés inhibant la pathogénie des champignons comprenant les étapes suivantes: a) mettre en contact ledit composé avec un polypeptide 763 selon l'une des revendications 7-9; et b) détecter la fixation dudit composé audit polypeptide. 15
17) Procédé pour l'identification de composés inhibant la pathogénie des champignons comprenant les étapes suivantes: a) mettre en contact ledit composé avec un organisme hôte transformé avec un polynucléotide ou un vecteur selon l'une des revendications 6, 12 et 13, ledit organisme 0 hôte exprimant un gène rapporteur sous le contrôle du promoteur du gène 763; et b) détecter l'inhibition de l'expression dudit gène rapporteur.
18) Procédé pour l'identification de composés inhibant la pathogénie des champignons comprenant les étapes suivantes: 5 a) mettre en contact ledit composé avec un organisme hôte transformé un polynucléotide selon l'une des revendications 1-5 ou une cassette d'expression selon l'une des revendications 10-11 ou un vecteur selon la revendication 13, ledit organisme hôte exprimant un polypeptide 763; et b) détecter l'inhibition de l'expression dudit polypeptide 763. 0 19) Procédé selon l'une des revendications 16-18 comprenant en outre une étape dans laquelle on détermine si ledit composé inhibe la pathogénie des champignons.
20) Utilisation d'un polynucléotide, d'une cassette d'expression, d'un vecteur, d'un organisme hôte ou/et du polypeptide 763 selon l'une des revendications 1-14, pour l'identification des gènes impliqués dans la pathogénie des champignons ou pour l'identification de nouvelles molécules fongicides inhibitrices de la pathogénie des champignons.
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