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Aspects fonctionnel, structuraux et évolutifs de la réponse transcriptionnelle à l’auxine

​Lundi 27 novembre 2017, à 
13:30, Maison Minatec, Salle Palladium 2, Parvis Louis Néel, Grenoble

Publié le 27 novembre 2017
Raquel Martin Arevalillo - Laboratoire Physiologie Cellulaire & Végétale, Institut de Biosciences et Biotechnologies de Grenoble​
L’auxine est une hormone végétale impliquée dans presque toutes les étapes du développement des plantes, de la formation de l’embryon jusqu’à la floraison, déterminant la position des organes et donc la structure de la plante. Comme pour les autres hormones, la perception de l’auxine est suivie par une transduction du signal qui produit une série de changements dans les cellules végétales dont des régulations transcriptionnelles. Cette thèse est divisée en 3 chapitres, chacun d’eux étant focalisé sur des aspects structuraux, moléculaires et évolutifs de différentes protéines impliquées dans la régulation des gènes de réponse à l’auxine.
Nous avons tout d’abord centré nos études sur TOPLESS (TPL), un corépresseur qui agit au niveau de la répression des gènes de réponse à l’auxine, mais aussi dans d’autres processus végétaux compte tenu de son interaction avec de nombreux répresseurs transcriptionnels. Nous avons déterminé la structure de la partie N-terminale de TPL et compris comment TPL interagit avec différents partenaires au niveau d’un même site de liaison. Nous avons alors démontré que TPL forme un tétramère à l’aide d’une surface de tétramérisation constituée par un nouveau domaine, le domaine CRA, qui fait aussi partie du site de liaison. Les résidus impliqués dans la tétramérisation et l’interaction avec des partenaires sont très conservés depuis des centaines de millions d’années montrant ainsi l’importance du rôle de TPL depuis l’origine des plantes. Enfin, les similarités de structure entre TPL et d’autres corépresseurs qui possèdent des domaines similaires mais possédant une fonction différente montrent un bel exemple de la manière dont l’évolution joue avec des domaines protéiques pour créer de nouvelles fonctions. 
Nous avons ensuite étudié les préférences de liaison à l’ADN des facteurs de transcription de la réponse à l’auxine (ARF). Pour cela nous avons utilisé une combinaison d’analyses bio-informatiques de données de DAP-seq sur la liaison des ARFs sur le génome, des tests d’interaction ADN-protéine in vitro et de la modélisation de structures. Nos résultats indiquent que les différents ARFs ont des sites préférentiels de liaison sur le génome et que ces préférences sont déterminées par l’orientation et l’espacement entre motifs de liaison. Enfin, ces études suggèrent qu’en fonction du site de liaison, les ARFs pourraient se lier avec différentes conformations à l’aide de surfaces de dimérisation qui ne sont pas encore décrites. Ces résultats permettent d’expliquer comment différents ARFs coexprimés dans la même cellule peuvent fonctionner ensemble pour contribuer à une réponse transcriptionnelle à l’auxine spécifique et robuste.
Finalement, nous avons remonté le temps pour positionner l’origine de la voie de signalisation de l’auxine chez les plantes. Pour cela, nous avons recherché des homologues des protéines de la voie de signalisation de l’auxine dans des algues vertes charophytes, les ancêtres les plus lointains (450 millions d’années) des plantes. Nous avons alors trouvé un homologue des ARFs et TPL chez les premières algues multicellulaires (Chlorokybus atmophyticus). La caractérisation biochimique de l’ARF de C. atmophyticus indique qu’il partageait déjà les mêmes propriétés que les ARFs des plantes terrestres et était aussi capable d’interagir avec TPL comme certains ARFs. L’absence d’homologues du récepteur de l’auxine chez ces algues primitives indique cependant que la dépendance à l’auxine aurait été acquise plus tard avec l’apparition du système corécepteur TIR1/AFB-Aux/IAA après la divergence des charophytes vers les plantes terrestres.