Application de la transcriptomique pour comparer les enzymes à activité glucidique exprimées par différents genres de champignons anaérobies pour dégrader les glucides de la paroi cellulaire des végétaux

Citation

Gruninger, R.J., Nguyen, T.T.M., Reid, I.D., Yanke, J.L., Wang, P., Abbott, D.W., Tsang, A., McAllister, T. (2018). Application of transcriptomics to compare the carbohydrate active enzymes that are expressed by diverse genera of anaerobic fungi to degrade plant cell wall carbohydrates, 9(JUL), http://dx.doi.org/10.3389/fmicb.2018.01581

Résumé en langage clair

L'intestin des herbivores compte des champignons anaérobies de l'embranchement des Neocallimastigomycota. L’efficacité avec laquelle ces champignons décomposent la biomasse végétale est bien connue et a récemment fait l’objet d’un regain d’intérêt. Pour mieux comprendre les mécanismes biologiques utilisés par les champignons anaérobies isolés du rumen pour décomposer la lignocellulose, nous avons utilisé une approche de transcriptomique pour examiner la digestion des glucides par Neocallimastix frontalis, Piromyces rhizinflata, Orpinomyces joyonii et Anaeromyces mucronatus cultivés sur différentes sources de carbone. La plupart des fonctions prédites des gènes exprimés concordent chez les quatre espèces, ce qui laisse supposer qu’elles ont mis au point une stratégie similaire pour coloniser le rumen et compétitionner avec d’autres microorganismes pour les ressources limitées. Le profil des enzymes à activité glucidique différant d’une espèce à l’autre laisse supposer que ces organismes pourraient également présenter une spécialisation de niche, ce qui contribuerait à réduire la compétition directe entre les différentes espèces de champignons anaérobies. Nous avons constaté que toutes les espèces fongiques exprimaient une vaste gamme de transcrits codant des enzymes à activité glucidique (CAZymes), soit de 8,3 à 11,3 % du transcriptome. Les familles de CAZymes intervenant dans la digestion de l’hémicellulose étaient les plus abondantes chez les quatre champignons. Cette étude fournit un aperçu supplémentaire de la façon dont les champignons anaérobies sont devenus des spécialistes de la décomposition de la paroi cellulaire des plantes dans l’écosystème complexe et strictement anaérobie du rumen.

Résumé

© 2018 Gruninger, Nguyen, Reid, Yanke, Wang, Abbott, Tsang et McAllister. L’efficacité avec laquelle les champignons anaérobies (embranchement des Neocallimastigomycota) décomposent la biomasse végétale est bien connue et a suscité un regain d’intérêt ces dernières années. Pour mieux comprendre les mécanismes biologiques utilisés par les champignons anaérobies du rumen pour décomposer la lignocellulose, nous avons utilisé une approche de transcriptomique pour examiner la digestion des glucides par Neocallimastix frontalis, Piromyces rhizinflata, Orpinomyces joyonii et Anaeromyces mucronatus cultivés sur différentes sources de carbone. Le nombre de transcrits uniques prédits variait de 6 633 à 12 751. Des domaines Pfam ont été identifiés dans 62 à 70 % des protéines fongiques et ont été liés à des termes d’ontologie génique pour déduire la fonction biologique des transcrits. La plupart des fonctions prédites concordent d’une espèce à l’autre, ce qui laisse supposer qu’une stratégie globale similaire a été mise au point pour réussir la colonisation du rumen. Cependant, la présence de profils différentiels dans les classes d’enzymes laisse supposer qu’il pourrait y avoir aussi une spécialisation de niche. Nous avons constaté que toutes les espèces fongiques exprimaient une vaste gamme de transcrits codant des enzymes à activité glucidique (CAZymes), soit de 8,3 à 11,3 % du transcriptome. Les familles de CAZymes intervenant dans la digestion de l’hémicellulose étaient les plus abondantes chez les quatre champignons. Cette étude fournit un aperçu supplémentaire de la façon dont les champignons anaérobies ont évolué pour devenir des spécialistes de la décomposition de la paroi cellulaire des plantes dans l’écosystème complexe et strictement anaérobie du rumen.