- Stage:131 - Master 2 Recherche Biosciences Végétales

Stage:131

From Master 2 Recherche Biosciences Végétales

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Etude fonctionnelle d’un récepteur lectine-kinase à l’interface paroi-plasmalemme chez Arabidopsis thaliana


Laboratoire d'accueil : Laboratoire de Recherche en Sciences Végétales – UMR 5546 CNRS/UPS – Pôle de Biotechnologie végétale – 24 chemin de Borderouge – Auzeville
Equipe d'accueil : Protéines pariétales et développement (responsable Elisabeth JAMET)
Encadrant(e)(s) : Hervé CANUT, chargé recherches CNRS, Tel 0534323859, mail canut@lrsv.ups-tlse.fr - Laurent HOFFMANN, MDC UPS, Tel 0534323859, mail hoffmann@lrsv.ups-tlse.fr

La paroi donne une enveloppe rigide à la cellule végétale. Elle renferme des polysaccharides complexes majoritaires en masse (cellulose, hémicelluloses, pectines), des protéines structurales et enzymatiques. La paroi permet notamment aux cellules de résister à la pression de turgescence, force motrice de l’élongation cellulaire. La paroi est également une structure dynamique : la composition et la structure des parois sont régulées au cours du développement et en réponse aux contraintes environnementales, ainsi chaque type cellulaire est entouré d’une paroi qui lui est spécifique. Les protéines sont des acteurs de cette dynamique en participant à l’assemblage et au remodelage des polysaccharides, à la signalisation cellulaire.

Les lectines sont des protéines capables de lier des mono- ou oligo- saccharides de manière réversible et de décrypter l'information contenue de ces structures complexes. Les lectines sont retrouvées chez les plantes, les animaux, les bactéries et les virus. Pour les surfaces cellulaires d'A. thaliana, les lectines sont présentes sous forme:
- de protéines solubles faiblement liées à la paroi,
- de protéines chimériques: les lectines correspondent alors au domaine extracellulaire de récepteurs-kinases (receptor-like kinases – RLKs).
Les lectines peuvent développer des interactions avec des constituants du même organisme (reconnaissance du soi, ligands endogènes) ou d'organismes étrangers (reconnaissance du non-soi, ligands exogènes). Chez les plantes, les lectines sont vraisemblablement impliquées dans la reconnaissance de pathogènes, mais également dans l'assemblage des polysaccharides pariétaux. En particulier, les récepteurs lectine-kinase (LecRKs) pourraient constituer un système sensoriel et jouer le rôle de sentinelles pour rendre compte de l'intégrité pariétale suite à l'attaque d'un pathogène, ou encore lors d'un programme de développement. Les voies de signalisation impliquant des lectines ne sont pas connues.
Au laboratoire, nous étudions un LecRK d’A. thaliana (At5g60300) dont le domaine extracellulaire est de type lectine de Légumineuses. Dans le cadre d’un projet soutenu par l’ANR, nous développons des puces à polysaccharides pariétaux afin de sélectionner des protéines capables d’interactions et évaluer leur spécificité. La description des interactions protéines/polysaccharides au niveau des surfaces cellulaires est une étape importante pour élucider les fonctions des protéines pariétales et comprendre les processus physiologiques auxquels elles participent.
- le gène At5g60300 est un acteur potentiel de contacts paroi-plasmalemme mis en évidence lors de la plasmolyse des cellules (2).
- une expression forte du gène At5g60300 est observée dans les apex racinaires, le collet, et une induction rapide et transitoire lors de l’infection par des pathogènes.
- deux allèles différents de lignées mutantes d'A. thaliana pour le gène At5g60300 (insertion d'un ADN-T) ont été caractérisés: les deux mutants présentent une plus grande susceptibilité aux pathogènes (1,3).

L'objectif du projet M2R, qui se développera ensuite sur un projet de thèse, vise à préciser la localisation intracellulaire d’At5g60300 chez A. thaliana et évaluer les interactions de son domaine lectine avec les polysaccharides pariétaux.
Les points suivants seront abordés:
- localisations tissulaire et subcellulaire de la protéine At5g60300: des protéines de fusion associant, en C-terminal, la tagRFP soit avec les domaines lectine et transmembranaire d'At5g60300, soit avec l'ensemble de la protéine, seront produites chez N. benthamiana et A. thaliana sous contrôle d'un promoteur 35S ou du promoteur du gène At5g60300.
- production et purification du domaine lectine d’At5g60300 : les interactions de ce domaine avec des polysaccharides pariétaux seront recherchées à l’aide des puces décrites ci-dessus (technologie SPRi – Surface Plasmon Resonance imaging)

Techniques mises en œuvre pour la réalisation du projet
- Biologie moléculaire (clonages, PCR,…)
- Transgenèse chez Arabidopsis thaliana et Nicotiana benthamiana
- Biologie cellulaire (microscopie épifluorescence, confocale)
- Biochimie des protéines (chromatographie, électrophorèse, immuno-empreinte, test Elisa,…)

Bibliographie
1- Senchou et al 2004 Cell Mol Life Sci 61, 502
2- Gouget et al 2006 Plant Physiol 140, 81
3- Bouwmeester et al 2011 PLoS pathog 7, e1001327
4- Wolf et al 2012 Annu Rev Plant Biol 63, 381