Functional characterization of the cyclin, Nicta, CYCA3; 2, and the SET domain proteins in plants

par Yu Yu

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Wen-Hui Shen.

Soutenue en 2006

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .

  • Titre traduit

    Caractérisations fonctionnelles de la cycline, Nicta; CYCA3; 2, et des protéines à domaine SET chez les plantes


  • Résumé

    Contrairement à celui des animaux, le développement des plantes est pour une grande part post-embryonnaire et beaucoup plus influencé par l'environnement. Ceci suggère que les plantes ont évolué en élaborant différents mécanismes pour contrôler leur développement et leur croissance. La division cellulaire joue un rôle essentiel dans le développement et la croissance de la plante. Durant cette division, la transition G1-S est une étape décisive vers la prolifération cellulaire ou la différenciation. Par des approches génétiques, physiologiques et moléculaires, nous avons montré que Nicta;CYCA3;2 a des fonctions importantes, d’une maniére analogue à la cycline E (un régulateur essentiel à la transition G1/S) chez les animaux, dans le contrôle de la division et différentiation cellulaire. Une fois la phase S initiée, l'ADN soit répliqué et la chromatine soit assemblé. La mise en place et la conservation d'états spécifiques de la chromatine fait appel à un mécanisme épigénétique pour assurer la transmission aux cellules filles d’une identité similaire de la cellule mère. Nos travaux sur NtSET1, une protéine à domaine SET chez le tabac, ont montré que cette protéine est capable de méthyler H3K9. L'expression ectopique de NtSET1 augmente la diméthylation de H3K9 et induit des défauts de ségrégation chromatinienne dans les cellules du tabac BY2. En plus, j'ai mis en évidence une interaction protéique entre NtSET1 et la protéine LHP1, l'homologue unique d'Arabidopsis de HP1 chez les animaux. Par l'immunolocalisation et l'identification des cibles ADN, j'ai montré que NtSET1-YFP et LHP1-YFP lient des régions hétérochromatiniennes, suggérant une implication dans la formation d'hétérochromatine. L’étude du gène SDG8 chez l’Arabidopsis a montré que SDG8 code une enzyme importante dans le contrôle de la méthylation en H3K36 chez l’Arabidopsis, qui régule positivement la transcription de FLC pour empêcher une floraison précoce. En conclusion, l’ensemble de mes travaux de thèse m’avaient permis d’acquérir une bonne connaissance en développement de plantes. Les connaissances et techniques acquises en biologie moléculaire et cellulaire me permettraient non seulement d’envisager une poursuite dans la recherche végétale mais également de s’adapter avec facilité à une recherche sur un autre organisme.


  • Résumé

    The development of plants, compared with that of animals, is largely post-embryonic and influenced much more by the environment, suggesting that the plants have evolved and distinct mechanisms to control plant development and growth. Cell division plays a vital role in plant development and growth. During the cell division, the G1-S transition is a crucial crossroad at the interface between cell proliferation and differentiation. By genetic, physiological, and molecular approaches, we demonstrate that Nicta;CYCA3;2 has important functions, analogous to those of cyclin E (an important regulator involved in G1-S transition) in animals, in the control of plant cell division and differentiation. Once S phase is initiated, DNA is replicated and chromatin is assembled. The establishment and maintenance of specific chromatin states provides an epigenetic mechanism for inheriting expression states throughout plant development. Our studies show that the tobacco SET domain protein NtSET1 methylates H3K9, which marks primarily heterochromatin. Ectopic expression of NtSET1 increases the amount of H3K9 dimethylation and induces chromosome segregation defects in tobacco BY2 cells. Furthermore, NtSET1 is shown to bind LHP1, the only Arabidopsis homologue of animal heterochromatin protein 1. By immunolocalization and in vivo target analysis, it shows that both NtSET1-YFP and LHP1-YFP bind heterochromatic regions, suggesting a mechanism of function in heterochromatin formation. Study of Arabidopsis SET domain group gene SDG8 reveals that SDG8 encodes a major enzyme controlling methylation of H3K36 in Arabidopsis, which positively regulates FLC transcription to prevent early flowering. In conclusion, my thesis work allows me to acquire a better understanding of plant development. The knowledge and techniques acquired in molecular and cellular biology will not only enable me to continue the research in plants but also adapt with the research on other organisms.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (153 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 134-153

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  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2006;5083
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