Les domaines des prions dans la réponse environnementale des plantes – PROSPERO

Les plantes s'adaptent à l'environnement en ajustant leur développement en fonction d'indices tels que la lumière et la température. Cela leur permet d'anticiper les stress, de répondre par des changements dans leur croissance et leur développement et d'optimiser leur survie et leur succès reproductif dans des conditions environnementales variables. Avec le changement climatique, le processus d'adaptation réussie représente un défi pour de nombreuses espèces. La phénologie des plantes s'est déjà modifiée en raison du changement climatique, mais les mécanismes sous-jacents de ce phénomène ne sont pas bien compris. Le consortium a récemment découvert que des régulateurs transcriptionnels clés contrôlant la croissance, le développement et la réponse au stress contiennent des domaines de type prion (PrD). Les PrDs confèrent la capacité de subir un changement de phase (séparation de phase liquide-liquide, LLPS) en réponse à des signaux environnementaux, permettant à ces protéines d'agir comme des « commutateurs » de développement.

Le projet se concentre sur les facteurs de transcription PLETHORA 3 (PLT3), HEAT SHOCK FACTORA1a (HSFA1a) et PHYTOCHOROME INTERACTING FACTORS 4,5 et 7 ("PIFs") contenant des PrDs. Ces facteurs de transcription agissent comme des régulateurs principaux dans le développement des plantes et la réponse au stress et possèdent tous des PrDs. Nous avons démontré qu'ils subissent des LLPS in vitro et/ou in vivo. En utilisant une approche intégrée in vitro, structurelle, de modélisation et in vivo, nous déterminerons les variables qui sont importantes pour le LLPS, examinerons le rôle des différentes séquences d'acides aminés dans la séparation de phase et concevrons des mutants avec un LLPS altéré. Grâce à une caractérisation in vitro itérative comprenant des études par diffusion des rayons X et des neutrons aux petits angles (SAXS/SANS), la microscopie à fluorescence et la modélisation théorique utilisant des simulations à grain fin et des modèles atomiques, les règles régissant le LLPS de nos protéines cibles seront déterminées. Ces résultats in vitro et de modélisation seront corrélés avec des études in vivo dans des systèmes d'expression transitoire et des lignées transformées de manière stable dans la plante modèle, Arabidopsis thaliana. L'imagerie in vivo des protéines cibles et des mutants marqués par fluorescence, les études ChIP-seq et l'analyse du transcriptome nous permettront de relier directement la réponse biologique des plantes aux propriétés LLPS de nos protéines. Le système étudié permettra de sonder directement les effets des LLPS au niveau de la cellule et de l'organisme. Comprendre comment les PrD contrôlent l'activité des protéines en réponse à l'environnement physico-chimique nous permettra de régler directement la croissance et les réponses au stress chez les plantes. Cela représentera un changement radical dans notre compréhension de la façon dont les plantes s'adaptent à leur environnement. Ce projet interdisciplinaire combine l'expertise de partenaires français et allemands en biologie structurale, modélisation biophysique, essais moléculaires in vitro et études in planta.