La matière organique produite et consommée par les micro-organismes marins constitue la base des écosystèmes marins. Les bactéries y transforment ~25 pétagrammes/an de carbone provenant du pool de carbone organique dissous labile. Ce pool est fait de métabolites à cycle rapide qui sont assimilés par les bactéries marines comme source de carbone; ils sont transférés entre les microbes en quantités qui soutiennent les cycles géochimiques du carbone et de l'azote.
Pourtant, la diversité de ces biomolécules et leurs voies métaboliques restent mal connues : nombre de ces métabolites n'ont pas de voies biosynthétique et/ou catabolique annotées. Parmi eux, l'homarine est un composé abondant produit par le phytoplancton (jusqu’ à 3 nM dans les océans). L’absence d'informations génétiques sur sa synthèse et sa dégradation limite notre capacité à déduire les sources et les puits de ce composé abondant et son implication dans le cycle du carbone.
Ruegeria pomeroyiDSS-3 est une bactérie du cladeRoseobacterdont les membres peuvent représenter 20 % du plancton bactérien de la couche mixte côtière et océanique. DSS-3, cultivée au laboratoire, utilise l'homarine comme source de carbone.
Le laboratoire veut élucider la voie de dégradation de l’homarine chez DSS-3, des gènes et des enzymes aux métabolites. Cette voie sera étudiée ici via une analyse métabolomique par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse. Cette approche qui permet de caractériser simultanément un grand nombre de petites molécules dans un échantillon biologique est un outil de choix pour identifier les catabolites de l’homarine.
Expérimentalement, le stage consistera en deux parties:
- La préparation des échantillons : vous développerez un protocole pour l’extraction des métabolites intracellulaires de DSS-3 ainsi que pour leur séparation par chromatographie.
- L’analyse des données : A partir d’une approche comparative non ciblée, vous évaluerez la différence de profil métabolomique entre des métabolomes de DSS-3 provenant de cellules cultivées sur glucose (contrôle) et ceux issus de cellules cultivées sur homarine (test).
La détection des changements dans les spectres de masse se fera avec le logiciel XCMS (R) ; les signaux (m/z) spécifiques aux échantillons « homarine » étant de potentiels catabolites de l’homarine. Vous utiliserez la masse précise des ions candidats pour interroger la base de données KEGG pour leur proposer une identité. Leur identité sera confirmée en comparant leur temps de rétention sur la colonne chromatographique, leur masse précise et leur profil de fragmentation (MSn) avec ceux de composés de référence.
Ce travail, indispensable élucider la voie de dégradation de l’homarine, servira de base à de futurs travaux (notamment en termes de modélisation des flux) sur l’impact de ce composé dans les communautés microbiennes marines.
Merci d’envoyer votre candidature à Mr Perret : aperret@genoscope.cns.fr et Mme PERCHAT : demange@genoscope.cns.fr