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Influence of DNA conformation and role of comA and recA on natural transformation in Ralstonia solanacearum

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Abstract:

Naturally competent bacteria such as the plant pathogen Ralstonia solanacearum are characterized by their ability to take up free DNA from their surroundings. In this study, we investigated the efficiency of various DNA types including chromosomal linear DNA and circular or linearized integrative and (or) replicative plasmids to naturally transform R. solanacearum. To study the respective regulatory role of DNA transport and maintenance in the definite acquisition of new DNA by bacteria, the natural transformation frequencies were compared with those obtained when the bacterial strain was transformed by electroporation. An additional round of electrotransformation and natural transformation was carried out with the same set of donor DNAs and with R. solanacearum disrupted mutants that were potentially affected in competence (comA gene) and recombination (recA gene) functions. Our results confirmed the critical role of the comA gene for natural transformation and that of recA for recombination and, more surprisingly, for the maintenance of an autonomous plasmid in the host cell. Finally, our results showed that homologous recombination of chromosomal linear DNA fragments taken up by natural transformation was the most efficient way for R. solanacearum to acquire new DNA, in agreement with previous data showing competence development and natural transformation between R. solanacearum cells in plant tissues.

Les bactéries naturellement compétentes, comme le pathogène végétal Ralstonia solanacearum, se caractérisent par leur capacité à intégrer de l’ADN libre présent dans leur environnement. Dans cette étude, nous avons examiné l’efficacité de différents types d’ADN, incluant de l’ADN chromosomique linéaire et de l’ADN plasmidique circulaire ou linéarisé, intégratif ou réplicatif, à transformer naturellement R. solanacaerum. Afin d’étudier les rôles régulateurs respectifs du transport de l’ADN et du maintien dans l’acquisition d’un nouvel ADN par les bactéries, les fréquences de transformation naturelles ont été comparées aux fréquences obtenues lorsque la souche bactérienne a été transformée par électroporation. Des expériences complémentaires de transformation naturelle et d’électroporation ont été réalisées avec la même série d’ADN donneurs et avec des mutants de disruption de R. solanacearum affectant la compétence (gène comA) et la recombinaison (gène recA). Nos résultats ont confirmé le rôle clé du gène comA dans la transformation naturelle et du gène recA dans la recombinaison et, de façon plus surprenante, pour le maintien d’un plasmide réplicatif dans la cellule hôte. Finalement, nos résultats ont montré que la recombinaison homologue de fragments linéaires d’ADN chromosomiques intégrés par transformation naturelle était la façon la plus efficace d’acquérir un nouvel ADN par R. solanacaerum, en accord avec les données précédentes qui montrent un développement de la compétence et de la transformation naturelle entre les cellules de R. solanacearum dans les tissus des végétaux.

Document Type: Research Article

Publication date: June 1, 2009

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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