Central metabolism and development are rewired in lichenized cyanobacteria
Notice bibliographique
Résumé
Nostoc cyanobacteria are among the few organisms capable of fixing both carbon and nitrogen. These metabolic features are essential for the cyanolichen symbiosis, where Nostoc supplies both carbon (as glucose) and nitrogen (as ammonium) to a cyanolichen-forming fungal partner. This nutrient flow was established by seminal biochemical studies published in the 20th century. Since then, cyanolichen metabolism has received little attention, and the molecular mechanisms that underlie the physiology of lichenized Nostoc remain mostly unknown. Here, we aimed to elucidate the genomic and transcriptional changes that enable Nostoc's metabolic role in cyanolichens. We used comparative genomics across 243 genomes of Nostoc s. lat. coupled with metatranscriptomic experiments using Peltigera cyanolichens. We found that genes for photoautotrophic carbon fixation are upregulated in lichenized Nostoc. This likely results in a higher rate of carbon fixation that allows Nostoc to provide carbon to the fungal partner while meeting its own metabolic needs. We also found that the transfer of ammonium from Nostoc to the lichen-forming fungus is facilitated by two molecular mechanisms: (i) transcriptional downregulation of glutamine synthetase, the key enzyme responsible for ammonium assimilation in Nostoc; and (ii) frequent losses of a putative high-affinity ammonium permease, which likely reduces Nostoc's capacity to recapture leaked ammonium. Finally, we found that the development of motile hormogonia is downregulated in lichenized Nostoc, which resembles the repression of motility in Nostoc symbionts after they colonize symbiotic cavities of their plant hosts. Our results pave the way for a revival of cyanolichen ecophysiology in the omics era.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
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Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».