Régulation redox de la réponse aux stress biotiques et abiotiques médiée par les petits ARNs – RoxRNase

Les contraintes environnementales telles que l'augmentation de la température et les infections virales ont des impacts majeurs sur les organismes vivants. Les plantes, comme d'autres espèces, développent divers mécanismes pour faire face aux effets de ces stress sur la croissance et la survie. L'homéostasie rédox fait partie des acteurs clés du métabolisme cellulaire et des réponses cellulaires aux contraintes environnementales. Il est sensible aux changements environnementaux et peut signaler ces changements aux voies de réponse, par exemple en modifiant le statut rédox des résidus de thiols des protéines. Dans les cellules eucaryotes, les petits ARN (siARN et miARN) sont les principaux régulateurs de l'expression des gènes, impliqués dans la plupart des processus de développement et de réponse au stress. La biogenèse des petits ARN est orchestrée par des endonucléases RNaseIII appelées DICER-LIKE (DCL) et RNASE THREE-LIKE (RTL), qui maturent presque toutes les classes de précurseurs d'ARN double brin. Par le passé, nous avons montré que l'activité RNaseIII des membres de la famille DCL et RTL chez Arabidopsis thaliana dépend de l'état d'oxydation des thiols de cystéine spécifiques. Récemment, grâce à des analyses du génome entier, nous avons montré que le répertoire des petits ARN change avec l'environnement rédox de la cellule, suggérant que la régulation rédox des RNaseIII pourrait signaler des changements environnementaux pour réguler le métabolisme des petits ARN. Dans le cadre du projet RoxRNase, nous déterminerons le mécanisme de régulation rédox des thiols des DCL et RTL, et les voies de réduction impliquées. L'objectif est de déterminer les bases moléculaires des mécanismes rédox impliqués dans la régulation de la biogenèse des petits ARN et de l'expression des gènes en réponse aux stress biotiques et abiotiques chez Arabidopsis. Plus précisément, le projet vise à élucider la façon dont l'environnement rédox cellulaire régule les activités RNaseIII impliquées dans la régulation épigénétique de l'expression des gènes lors de la réponse des plantes à une température élevée et à une infection virale, et à identifier des régulateurs rédox qui contrôlent ces modifications.
Nous proposons d'abord d'identifier les modifications post-traductionnelles rédox des DCL et RTL d'Arabidopsis dans des conditions normales, biotiques (infection virale) et abiotiques (haute température) en utilisant des approches biochimiques et de spectrométrie de masse. Ensuite, nous examinerons les effets des modifications rédox sur l'activité des DCL et RTL, la localisation subcellulaire et la fonction dans la réponse des plantes aux conditions de stress en créant des mutations de substitution des résidus modifiés par le rédox des protéines DCL et RTL. Ensuite, nous étudierons les effets des modifications rédox sur l'accumulation de petits ARN et leur impact sur l'expression des gènes par séquençage à haut débit. Enfin, nous étudierons la signification biologique de la régulation rédox de DCL et RTL dans des conditions contrôlées de haute température et d'infection virale spécifique et évaluerons son impact sur la viabilité, le développement et la fertilité des plantes. Ainsi, ce projet visant à élucider les réseaux rédox-épigénétiques dans les plantes approfondira la compréhension actuelle de la façon dont les plantes s'adaptent ou résistent à l'environnement.
Nous pensons que les résultats obtenus grâce à ce projet permettront d'établir un lien général et de découvrir les mécanismes moléculaires d'interaction entre la signalisation rédox, la régulation épigénétique et l'adaptation aux contraintes environnementales qui sont une préoccupation majeure pour tous les organismes vivants. Le projet RoxRNase rassemble des expertises complémentaires dans les domaines de la signalisation rédox, du métabolisme de l'ARN et de la régulation épigénétique des trois partenaires qui ont déjà bâti de solides collaborations qui garantiront le succès du projet.