Décodage de la signalisation des ROS dans les nanodomaines de la membrane plasmique – NanoROS

De multiples réponses aux signaux environnementaux et aux processus développementaux sont associées à la génération d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Le peroxyde d'hydrogène (H2O2) provoque notamment l'oxydation des thiols des protéines, soit directement, soit indirectement par l'intermédiaire de protéines dites de relais redox. L'oxydation réversible des protéines constitue une modification post-traductionnelle importante pouvant réguler la fonction de ces protéines pendant la signalisation cellulaire. Nous avons récemment démontré que la GTPase ROP6 forme des nanodomaines dans la membrane plasmique (MP) des cellules de racine d’Arabidposis en réponse à un signal osmotique, où elle se regroupe avec les NADPH oxydases RBOHD/F. La formation de ces nanodomaines de ROP6 est nécessaire et suffisante pour l’accumulation de ROS dans les cellules et agit sur leur croissance. D'autres données préliminaires montrent que le superoxyde produit par les RBOHs est rapidement converti en H2O2, dont la diffusion dans le cytosol est facilitée par des canaux membranaires, les aquaporines. Par imagerie TIRF ratiométrique avec le biosenseur à H2O2, HyPer7, nous avons observé une accumulation d’H2O2 dans le cytoplasme juste en dessous des nanodomaines de la MP. Sur la base de cette augmentation locale d’H2O2, on peut envisager que des protéines spécifiques contenant des thiols soient oxydées, pouvant modifier leur activité ou leur conformation et aboutir à des interactions protéine-protéine distinctes. Cependant, pour être spécifique, il peut être nécessaire d'avoir des protéines relais de redox très sensibles qui transfèrent l'oxydation primaire aux protéines cibles, surmontant ainsi d'éventuelles barrières cinétiques. Dans ce contexte, des observations particulièrement intéressantes montrent que les peroxydases à glutathion GPXL4 et 5, qui ont une activité de relais redox, forment des nanodomaines suite à une stimulation osmotique. Ainsi, cela suggère que la formation de hotspots d’H2O2 à la MP, associée à des protéines relais appropriées, puisse constituer un complexe de décodage pour les signaux redox impliquant l’H2O2. Les objectifs du projet NanoROS comprennent l'élucidation de la composition moléculaire des nanodomaines induits par le signal osmotique, l'élucidation du rôle de GPXL4 et GPXL5, et la compréhension de l'interaction entre la signalisation H2O2, la régulation redox cytosolique et la dynamique du cytosquelette au cours de la croissance cellulaire. Pour atteindre ces objectifs, nous mettrons en œuvre une approche interdisciplinaire intégrant la biologie moléculaire, l'imagerie avancée des cellules vivantes et les analyses biochimiques. Les résultats attendus comprennent une compréhension plus approfondie de la composition moléculaire des nanodomaines de la MP, leur influence sur la dynamique de la signalisation redox locale et son rôle fonctionnel dans la coordination des réponses cellulaires aux stimuli externes.