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Stage:93
From Master 2 Recherche Biosciences Végétales
Laboratoire d'accueil : Laboratoire des Interactions Plantes-Microorganismes (LIPM)
Equipe d'accueil : Domnique Roby/Yves Marco
Encadrant(e)(s) : Susana Rivas (05 61 28 53 26; rivas@toulouse.inra.fr)
Les plantes ont développé des mécanismes de signalisation et de défense complexes afin de se protéger contre les agents pathogènes potentiels. L’une des manifestations la plus rapide et la plus efficace de la mise en place de cette résistance est la réponse hypersensible (HR), caractérisée par une mort rapide et localisée au site d’inoculation. La HR permet le confinement de l’agent pathogène, empêchant ainsi sa dissémination au delà du site d’infection. AtMYB30, un facteur de transcription MYB d’Arabidopsis thaliana, a été identifié sur la base de son activation transcriptionnelle rapide, transitoire et spécifique au cours des premières étapes de la mise en place de la HR en réponse à différents agents pathogènes bactériens [1]. AtMYB30 est un régulateur positif des voies de transduction du signal contrôlant la mise en place de la mort cellulaire et des mécanismes de défense associés [2, 3].
L’étude de la régulation de l’activité d’AtMYB30 et de sa fonction en tant que régulateur des mécanismes de défense et de mort cellulaire associée est en cours dans notre équipe. Des données montrent que l’activité d’AtMYB30 est finement contrôlée par son interaction avec d’autres protéines ainsi que par modifications post-traductionnelles [4-6]. En effet, l’activité des FT est soumise à une régulation fine afin de permettre une activation rapide et précise de leurs gènes cibles. En particulier, l’ubiquitination est un mécanisme clé qui contrôle l’abondance, la localisation et l’activité des protéines dans les cellules eucaryotes. Nous avons récemment démontré que l’ubiquitination contrôle la fonction d‘ AtMYB30 in vivo. En effet, un crible double hybride a permis d’identifier un interacteur putatif d’AtMYB30 nommé MIEL1 (AtMYB30-Interacting E3 Ligase1). MIEL1 possède un domaine de type RING conservé, lui conférant une fonction d’E3 ubiquitine ligase putative. Les E3 ligases déterminent la spécificité de reconnaissance du substrat dans le processus d’ubiquitination. Nous avons démontré qu’AtMYB30 et MIEL1 sont colocalisés et interagissent physiquement dans le noyau des cellules végétales. De plus, MIEL1 est capable d’ubiquitiner AtMYB30 conduisant ainsi à sa dégradation par le protéasome et régulant négativement les réponses de défense et de mort cellulaire associées chez Arabidopsis [6].
Etant donnée que les protéines de type E3 ligase agissent de façon redondante, nous avons formulé l’hypothèse que d’autres protéines E3 ligases pourraient coopérer avec MIEL1 pour la régulation de l’activité d’AtMYB30. De façon intéressante, MIEL1 appartient à une sous-famille de 4 E3 ligases de type RING : MIEL1-4. Des données préliminaires indiquent que, tout comme MIEL1, MIEL2-4 interagissent avec AtMYB30 à la fois dans la levure et in planta et qu’elles sont capables de supprimer l’activité transcriptionelle d’AtMYB30 chez N. benthamiana. De plus, l’expression de miel1, miel2 et miel3 chez Arabidopsis diminue dans les temps précoces suivant une inoculation bactérienne alors que l’expression de miel4 est induite et corrèle avec celle d’AtMYB30 au cours de l’inoculation. Ces résultats suggèrent que MIEL1, 2 et 3 pourraient réguler de façon négative l’accumulation d’AtMYB30 en absence de l’agent pathogène afin d’atténuer une mise en place inutile des mécanismes de défense et de mort cellulaire associée, énergétiquement très coûteux pour la plante. En revanche MIEL4 pourrait dégrader AtMYB30 après inoculation bactérienne une fois que la résistance est activée et qu’AtMYB30 n’est plus « nécessaire ».
L’objectif de ce projet est d’étudier la spécificité d’action des différentes protéines MIEL dans la régulation de l’activité d’AtMYB30. Ainsi, des essais d’ubiquitination in vitro seront réalisés afin de tester si MIEL2, 3 et 4 sont des E3 ligases actives capables d’ubiquitiner AtMYB30. Un deuxième objectif est de mieux comprendre le(s) conséquence(s) de l’ubiquitination d’AtMYB30 par les différentes protéines MIEL sur les réactions de défense végétales. Pour cela, la caractérisation phénotypique de lignées d’Arabidopsis mutantes pour ces 4 gènes en réponse à l’inoculation bactérienne sera initiée afin d’évaluer le rôle de différentes protéines MIEL dans le contrôle de (i) la réaction de défense (mesure de la croissance bactérienne in planta), (ii) des réponses de mort cellulaire associées (tests visuels et quantification du développement de la HR) et (iii) l’activation transcriptionelle des gènes cibles d’AtMYB30. Ces travaux, qui impliquent l’utilisation d’une grande diversité de techniques (biologie moléculaire, génétique, biochimie de protéines, biologie cellulaire, phytopathologie,…), devraient permettre d’approfondir nos connaissances sur les mécanismes moléculaires qui contribuent à l’établissement de la mise en place de la résistance chez les plantes.
[1] Daniel X., Lacomme C., Morel J.B., Roby D. A novel myb oncogene homolog in Arabidopsis thaliana related to the hypersensitive cell death. Plant J. 20 (1999) 57-66.
[2] Vailleau F., Daniel X., Tronchet M., Montillet J.L., Triantaphylides C., Roby D. A R2R3-MYB gene, AtMYB30, acts as a positive regulator of the hypersensitive cell death program in plants in response to pathogen attack. Proc Natl Acad Sci U S A 99 (2002) 10179-10184.
[3] Raffaele S., Vailleau F., Leger A., Joubes J., Miersch O., Huard C., Blee E., Mongrand S., Domergue F., Roby D. A MYB transcription factor regulates Very-Long-Chain Fatty Acid biosynthesis for activation of the hypersensitive cell death response in Arabidopsis. Plant Cell 20 (2008) 752-767.
[4] Froidure S., Canonne J., Daniel X., Jauneau A., Briere C., Roby D., Rivas S. AtsPLA2-alpha nuclear relocalization by the Arabidopsis transcription factor AtMYB30 leads to repression of the plant defense response. Proc Natl Acad Sci USA 107 (2010) 15281-15286.
[5] Canonne J., Marino D., Jauneau A., Pouzet C., Briere C., Roby D., Rivas S. The Xanthomonas type III effector XopD targets the Arabidopsis transcription factor AtMYB30 to suppress plant defence. Plant Cell 23 (2012) 3498-3511.
[6] Marino D., Froidure S., Canonne J., Jauneau A., Pouzet C., Brière C., Roby D., Rivas S. MIP1, a putative E3 ubiquitin-ligase that interacts with the Arabidopsis transcription factor AtMYB30 and negatively regulates plant defence. Proc Natl Acad Sci USA (soumis)