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Stage:18
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Surfaces Cellulaires et Signalisation chez les Végétaux (UMR UPS-CNRS 5546)
Equipe d'accueil : ROS et Peroxydases
Encadrant(e)(s) : Christophe DUNAND dunand@scsv.ups-tlse.fr / Helène BERGES (CNRGV)
Contexte
Les peroxydases sont des enzymes capables de catalyser des réactions durant lesquelles le peroxyde d’hydrogène est réduit et un substrat variable est oxydé. Ces protéines sont présentes dans tous les règnes et forment généralement des familles multigéniques de taille variables (de 2 à 138 isoformes) (Passardi et al. 2007). Chez les plantes, elles ont des rôles fondamentaux dans différents processus physiologiques comme la détoxification de l’excès d’espèces actives de l’oxygène, la défense contre les pathogènes ou la formation de paroi cellulaire (Passardi et al.; Cosio et al. 2009). La superfamille de peroxydases non-animales est largement représentée chez les Viridiplantae. Cette superfamille contient trois classes (classes I, II et III) avec des structures tertiaires proches et partageant probablement une séquence ancestrale commune. Les peroxydases de classe I et III sont détectées chez les plantes. Les peroxydases de classe I sont détectées dans tous les organismes contenant un chloroplaste alors que les peroxydases de classe III ont la particularité d’être plantes spécifiques et absentes de Chlamydomonas. Classe I comme III montrent un taux de duplications élevé chez les plantes.
Le taux élevé de duplications ainsi que l’apparition d’une classe particulière peuvent être facilement corrélés avec l’émergence des plantes terrestres, avec l’augmentation du taux d’oxygène, du nombre de pathogènes et aussi avec la complexité structurale des plantes. Des branches évolutives comme les Charaphyceae, intermédiaires entre Chlamydomonas et les mousses sont intéressantes. Des résultats préliminaires ont permis de détecter une activité de peroxydase de classe III à partir de Chara zeylanica. La présence de séquence(s) codant(s) pour ces protéines est donc fort probable mais malheureusement aucune donnée n’est encore disponible à ce jour.. La recherche et le séquençage spécifique de séquence(s) de classe III d’un organisme de cette branche permettrait certainement d’apporter des réponses sur l’évolution des peroxydases non-animales chez les Viridiplantae.
Objectifs :
Le projet à pour objectifs (i) de mettre au point un protocole exhaustif d’acquisition pour permettre l’annotation de haute qualité de séquences peroxydases de Viridiplantae provenant d’organismes non annotés et non répertoriés sur la PeroxiBase (www.peroxidase.isb-sib.ch), (ii) de choisir un organisme à la base de la lignée verte (Charaphyceae : Nitella hyalina, Coleochaete orbicularis, Chaetospheridium globosum, Spirogyra pratensis, Penium mar., Chlorokybus atmophyticus, et Klebsormidium flaccidum disponibles depuis ce site http://www.life.umd.edu/labs/delwiche/Charophyte.html) et de préparer une banque de BAC (criblage de la banque avec des sondes spécifiques et séquençage des BACc candidats) en collaboration avec le CNRGV et (iv) de faire une analyse globale de l’évolution de la superfamille des peroxydases non-animales.
L’ensemble des objectifs feront appel à des compétences ou à un intérêt en informatique et bioinformatique (annotation, phylogénétique moléculaire, programmation basique, designe d’amorces dégénérées). L’objectif (ii) fera appel à des techniques de biochimie (test enzymatique) et de biologie moléculaire (préparation et criblage de banque de BAC).
Le développement de cette thématique repose principalement sur la disponibilité de séquences classées et correctement annotées (Koua et al. 2009), sur les expertises en bioinformatique disponibles au sein du laboratoire et sur les compétences du Centre National de Ressources Génomiques Végétales .
Références citées
Cosio C, Vuillemin L, De Meyer M, Kevers C, Penel C, Dunand C (2009) An anionic class III peroxidase from zucchini may regulate hypocotyl elongation through its auxin oxidase activity. Planta.
Koua D, Cerutti L, Falquet L, Sigrist CJA, Theiler G, Hulo N, Dunand C (2009) PeroxiBase: a database with new tools for peroxidase family classification. NAR.
Passardi F, Bakalovic N, Teixeira FK, Margis-Pinheiro M, Penel C, Dunand C (2007) Prokaryotic origins of the non-animal peroxidase superfamily and organelle-mediated transmission to eukaryotes. Genomics 89: 567-579.
Passardi F, Penel C, Dunand C (2004) Performing the paradoxical: how plant peroxidases modify the cell wall. Trends Plant Sci 9: 534-540.