– SULFIRHOM

1-Contexte scientifique et objectifs du projet : - Pour s'adapter aux contraintes et aux changements de leur environnement, les organismes vivants sont capables de modifier l'architecture de leurs réseaux de régulation afin de reprogrammer leur métabolisme. La compréhension de ces phénomènes dépend de la connaissance des effecteurs moléculaires (gènes, protéines, etc), ainsi que de leurs interactions. Nous étudions ces processus avec la cyanobactérie modèle Synechocystis PCC6803 qui, à l'instar des autres cyanobactéries (les organismes photosynthétiques les plus abondants sur Terre), est confrontée aux stress environnementaux déclenchés par des changements de l'abondance des nutriments, ou l'exposition aux polluants. L'avantage de Synechocystis est qu'elle se prête bien aux approches de biologie systémique . En effet, Synechocystis est (i) unicellulaire; (ii) dotée d'un petit génome (3.57 Mb, environ 3.200 genes) aisément manipulable avec les vecteurs plasmidiques que nous avons développés pour analyser des promoteurs, surproduire des protéines (de façon conditionnelle) et analyser leur localisation sub-cellulaire; (iii) accessible aux analyses transcriptomiques avec des puces à ADN pangénomiques. Synechocystis possède de nombreuses protéines homologues à celles des plantes (600 dont 160 inconnues); ainsi les connaissances acquises avec Synechocystis aideront à mieux comprendre comment les plantes répondent aux stress. Ce projet propose d'étendre la collaboration biologistes/bioinformaticiens initiée pour analyser depuis quelques années les réponses aux métaux lourds, dans le cadre du programme Toxicologie Nucléaire Environnementale . Avec les techniques multi-disciplinaires à haut débit ( omiques ) nous analyserons les réseaux de régulation génique impliqués dans l'homéostasie du fer et du soufre, qui est essentielle à la synthèse, l'activité et la réparation des métalloenzymes (en particulier celles qui possèdent un centre Fe-S) qui interviennent dans la plupart des fonctions cellulaires (régulation, respiration, photosynthèse métabolisme, etc). Le but de notre projet consiste à développer un modèle représentatif des réseaux de régulation de l'homéostasie du Fe et/ou S, et prédire leurs réponses aux stress (métaux lourds et oxydant). - 2-Description du projet, méthodologie : - Les protocoles d'exposition aux stress (durée, amplitude, répétitions, etc) déclenchés par une brusque variation de la teneur du milieu de culture en Fe ((NH4)FeH2C6H5O7) et S (MgSO4), ainsi que l'acquisition et l'interprétation des résultats transcriptomiques seront définis dans le cadre de nos interactions étroites biologie/bioinformatique. Outre celles de la souche sauvage, nous analyserons les réponses des mutants des régulateurs transcriptionnels impliqués dans l'homéostasie du Fe et/ou S, qui seront identifiés au cours de notre projet. De plus, nous identifierons les partenaires protéiques de ces régulateurs avec le système levure de double-hybride à haut débit. Cet objectif consiste à définir une carte d'interaction protéine-protéine centrée sur les régulateurs Fe et/ou S , et leur partenaires, notamment les protéines à centre Fe-S qui pourraient servir de senseurs de Fe et/ou S. Nous utiliserons successivement comme appâts: (i) les régulateurs Fe et/ou S , (ii) les protéines à centre Fe-S et (iii) les protéines partenaires des régulateurs Fe et/ou S , ou de leurs partenaires directs (notamment celles dotées d'un centre Fe-S) pour cribler une banque génomique clonée dans un vecteur proie. L'analyse protéomique s'accompagnera d'une identification de protéines (pas nécessairement abondantes) dérégulées en réponse aux stress Fe et/ou S, qui sera basée sur leurs propriétés physico-chimiques. Les résultats obtenus seront validés par les techniques appropriées (physiologiques, biochimiques et génétiques). Ils seront ensuite incorporés dans les bases de données publiques, afin d'améliorer la qualité des annotations génomiques. La constructi