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Les systèmes NADP-thiol cytosoliques dans la signalisation oxydative chez les plantes – CYNTHIOL

Réponses des plantes aux stress : le rôle clé du redox

Analyses du réseau redox des plantes: dissection génétique et fonctionnelle de composantes impliquées dans la régulation du statut thiol-disulfure lors des stress oxydants

Les systèmes NADPH-thiol cytosoliques : composantes cruciales dans les systèmes antioxydants ou dans la signalisation oxydative ?

Malgré de nombreuses études, on ne comprend que très mal les mécanismes impliqués dans la signalisation associée à l’oxydation cellulaire provoquée par des composés comme l'H2O2. Des modifications au niveau du statut thiol-disulfure, régulées par les systèmes NADPH-glutathion et NADPH-thiorédoxines (TRX), sont potentiellement des processus clé. Les données récentes obtenues par les équipes partenaires ont mis en valeur les fonctions des deux systèmes, ainsi que leurs interactions dans le développement des plantes ou dans leurs réponses aux stress. Elles suggèrent également que les systèmes thiol-disulfures pourraient jouer un rôle clé dans la transmission des signaux H2O2. Cependant, nos connaissances sur les interactions fonctionnelles entre les différents systèmes thiols-dépendants lors des stress oxydants restent très limitées. Alors que des travaux récents ont permis d’identifier un nombre de protéines cibles dont le statut thiol serait affecté par l'H2O2, très peu est connu sur la signalisation oxydative impliquant ces voies in vivo. Ce projet a pour objectifs principaux (1) d’établir l’importance des systèmes NADPH-glutathion et NADPH-TRX dans la signalisation liée aux stress oxydants, (2) d’analyser la contribution des enzymes qui génèrent le NADPH pour les deux systèmes dans ces conditions, et (3) d’identifier les protéines candidates qui seraient impliquées dans la signalisation oxydative grâce à des modifications post-traductionnelles.

Analyses génétique (production de doubles mutants dans le mutant stress oxydatif d’Arabidopsis, cat2). Analyse fonctionnelle: phénotypique, métabolomique, protéomique, transcriptomique. Protéomique redox quantitative afin d’identifier les modifications post traductionnelles dans les différentes lignées. Double hybride redox-spécifique in vivo et tests biochimiques.

Le projet vient de démarrer, pas encore de résultats significatifs.

Le projet devrait fournir de nouvelles informations sur les composantes et les voies impliquées dans la signalisation liée aux stress chez les plantes dans le contexte in vivo du réseau redox cellulaire. Outre leur importance pour comprendre les réponses des plantes aux stress, les résultats obtenus pourraient être pertinents pour décortiquer la signalisation redox chez d’autres organismes.

Néant à ce jour

La signalisation du stress oxydatif est une partie importante des réponses des plantes à de nombreux facteurs environnementaux qui affectent leur performance, leur vigueur et / ou leur rendement. Malgré les nombreuses études menées dans ce domaine, les mécanismes de perception et de réponse aux effets d'une oxydation cellulaire accrue, provoquée par des composés tels que l'H2O2, demeurent très mal compris. Un candidat clé pour la transmission de signaux oxydatifs est la modification du statut thiol/disulfure des protéines, qui est régulée par les systèmes NADPH-dépendants glutathion et les thiorédoxines (TRX). Les données récentes obtenues par les partenaires impliqués dans ce projet ont mis en évidence des interactions entre les deux systèmes dans le développement des plantes et ont également fourni une première indication que les perturbations des systèmes thiol-disulfure jouent un rôle important dans la transmission de signaux H2O2. Cependant, peu de données sont disponibles sur l'interaction fonctionnelle entre les deux principaux systèmes de régulation des thiols durant le stress oxydatif. Bien que ces dernières années ont vu l'identification d'un nombre croissant de protéines cibles dont le statut des thiols est potentiellement affecté par l'H2O2, le glutathion et les TRXs, presque rien n'est connu sur le rôle de ces voies dans la signalisation oxydative in vivo. Les principaux objectifs du projet proposé sont les suivants: (1) établir l'importance des deux systèmes de contrôle des thiols (glutathion et TRXs) dans la signalisation du stress oxydatif, et analyser leurs interactions; (2) analyser la contribution, durant le stress oxydatif, des enzymes qui fournissent le NADPH aux deux systèmes et (3) identifier les protéines candidates qui sont impliquées dans la signalisation oxydative par l'intermédiaire de modifications post-traductionnelles redox. Pour atteindre ces objectifs, nous utiliserons une combinaison d'approches génétiques, transcriptomiques, protéomiques et biochimiques. L'analyse génétique sera basée sur le mutant conditionnel d'Arabidopsis déficient en catalase, cat2, dans lequel une oxydation contrôlable des systèmes NADPH-thiols peut être déclenchée par simple modification des conditions extérieures qui influent sur les taux de production d'H2O2 intracellulaire. A partir de lignées mutantes disponibles dans les laboratoires partenaires et affectés dans la réduction du glutathion, la synthèse du glutathion, la réduction des TRXs, et la génération du NADPH, des mutations secondaires seront introduites dans le fond génétique cat2. En comparant les doubles mutants avec le mutant cat2 aux niveaux phénotypiques, métabolomiques, protéomiques et transcriptomiques, nous déterminerons comment l'état des systémes thiols ou des systèmes de production du NADPH régule l'impact du stress oxydatif sur les voies métaboliques et les voies de signalisation. Une analyse protéomique quantitative des protéines cibles de modifications redox post-traductionnelles dans les différentes lignées nous permettra d'identifier de nouveaux candidats impliqués dans la transmission des signaux de stress oxydatif. Les interactions des protéines candidates avec les TRXs ou les glutarédoxines glutathion-dépendantes seront analysées à l'aide d'un système double-hybride chez la levure développé spécifiquement pour l'étude des interactions redox, par des tests biochimiques et une approche génétique. Dans l'ensemble, les données obtenues permettront de disséquer l'importance relative des différentes composants des systèmes NADPH-thiols dans le stress oxydatif et d'identifier les protéines avec lesquelles ces systèmes interagissent, fournissant ainsi de nouvelles données cruciales sur les voies de signalisation redox par l'intermédiaire desquelles les plantes perçoivent les conditions de stress.

Coordinateur du projet

Monsieur Graham Noctor (Institut de Biologie des Plantes) – graham.noctor@u-psud.fr

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IBP Institut de Biologie des Plantes
LGDP Laboratoire de Génome et Développement des Plantes
CNRS IBPC-LBMCE Institut de Biologie Physico-Chimique - Laboratoire de Biologie Moléculaire et Cellulaire des Eucaryotes

Aide de l'ANR 481 998 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2012 - 48 Mois

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