Voies de signalisation impliquées dans la phosphorylation des protéines membranaires en réponse à N et C – SIPHON

L'azote (N) est un macro-élément essentiel pour la croissance des plantes. De plus, N a des fonctions de signalisation et déclenche des mécanismes d’adaptation spécifiques au niveau du métabolisme central et du développement racinaire. Bien que les bases moléculaires du transport de N et sa régulation en réponse aux facteurs environnementaux N et carbone (C) soient connus, les mécanismes impliqués dans la régulation du transport de N ainsi que les événements de transduction des signaux environnementaux commencent à peine à être révélés. Dans ce contexte, notre travail visera à combler ces lacunes en se concentrant plus particulièrement sur l'étude de la régulation post-traductionnelle du transporteur racinaire de nitrate (NO3-) NRT2.1.
Malgré les nombreux travaux menés sur la régulation de NRT2.1 les mécanismes moléculaires impliqués restent encore largement inconnus et ont été étudiés pour la plupart au niveau transcriptionnel. En raison des problèmes techniques liés à l'étude des protéines membranaires beaucoup moins d’informations sont disponibles concernant la régulation de NRT2.1 au niveau protéique. Cependant, au cours des dernières années, des études ont montré que les transporteurs de NO3- et ammonium (NH4+) sont également régulés au niveau de la protéine par des modifications post-traductionnelles. Ceci permet d’adapter rapidement le transport de N aux fluctuations environnementales.
La régulation des protéines par phosphorylation est la modification post-traductionnelle la plus étudiée. Elle peut entrainer des changements dans l'activité des protéines, fournir des sites d'accueil pour les interactions protéine-protéine ou induire des changements dans la localisation subcellulaire des protéines. Il a été montré que les transporteurs de N sont également la cible de ces modifications post-traductionnelles. C’est le cas en particulier pour NRT1.1 dont la phosphorylation entraine une modification de son affinité pour NO3- et pour le transporteur de NH4+ AMT1.1 dont l’activation est liée à son niveau de phosphorylation. Par conséquent nous nous attacherons particulièrement au cours de ce projet à l’étude du rôle de la phosphorylation dans la régulation du transporteur de NO3- NRT2.1 ainsi qu’à la recherche des protéines kinases et phosphatases impliquées dans les signalisations N et C.
Ce travail sera réalisé dans le cadre d’une collaboration entre le Dr. Laurence Lejay au sein du groupe du Dr. Alain Gojon au laboratoire BPMP à Montpellier (France) et le groupe du Dr. Waltraud Schulze dans le département de Plant Systems Biology à l’université de Hohenheim (Allemagne). L'objectif scientifique de cette collaboration est (i) de caractériser la phosphorylation de protéines cibles liées au transport et métabolisme de N en réponse à la disponibilité en N et C. Il s'agira à la fois d’identifier de nouvelles protéines régulées par N et C ainsi que de caractériser le rôle des sites de phosphorylation connus de NRT2.1 dans la régulation du transport de NO3- et du développement racinaire, (ii) d’identifier des protéines kinases et phosphatases candidates en utilisant à la fois NRT2.1 et certaines protéines liées au métabolisme N comme cibles et (iii) de caractériser in planta l'impact des protéines kinases et phosphatases identifiées, d’une part sur la phosphorylation de NRT2.1 et des protéines liées au métabolisme N et, d’autre part sur la régulation du transport de NO3- et du développement racinaire en réponse à N et C. Nous commencerons également à (iv) étudier les protéines qui interagissent avec les protéines kinases et phosphatases sélectionnées en les utilisant comme appât.
Nous sommes convaincus que l'expertise complémentaire des deux groupes partenaires ainsi que l’orientation claire sur l’étude de la régulation de NRT2.1 au niveau protéique, nous permettra de réaliser des avancées majeures sur les mécanismes impliqués dans la régulation d’une fonction essentielle pour la plante, à savoir le transport racinaire de N.