Approches de génétique moléculaire et de protéomique pour l'analyse de l'homéostasie métallique chez Arabidopsis thaliana

par Viviane Lanquar-Danon

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biologie et écologie végétale

Sous la direction de Sébastien Thomine.


  • Résumé

    Chez les plantes, les transporteurs de métaux jouent des rôles essentiels dans l'homéostasie métallique. Pour comprendre les liens entre le transport des métaux essentiels et la détoxication des métaux nocifs chez Arabidopsis, nous avons développé deux stratégies différentes: d'une part une approche ciblée pour comprendre la fonction des transporteurs de métaux AtNRAMP et, d'autre part, une approche de protéomique comparative pour identifier sans a priori de nouvelles protéines de la membrane plasmique régulées lors d'un stress par le cadmium. Les protéines NRAMP sont capables de transporter des métaux essentiels comme le Fe et le Mn et des métaux toxiques comme le cadmium. En associant des approches de génétique moléculaire, de biologie cellulaire et de biochimie, nous avons montré qu'AtNRAMP3 et AtNRAMP4 sont des protéines tonoplastiques. Pendant la germination, elles sont essentielles pour mobiliser les réserves de fer alors que chez la plante adulte, elles permettent le recyclage du Mn à partir de la vacuole. De plus, ces transporteurs jouent un rôle en réponse au stress oxydatif. La membrane plasmique représente la première interface en contact avec le cadmium. Pour identifier de nouvelles protéines membranaires impliquées dans les fonctions de perception, d'acquisition et d'exclusion du cadmium, nous avons développé une stratégie de protéomique quantitative reposant sur un marquage métabolique des cellules d'Arabidopsis thaliana par le 15N. L'analyse comparative entre les protéomes de la membrane plasmique de cellules stressées ou non par le cadmium est en cours. Quelques protéines candidates induites par le cadmium ont déjà été identifiées.

  • Titre traduit

    Molecular genetic and proteomic strategies for the analysis of metal homeostasis in Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    In plants, metal transporters play major roles in intracellular metal homeostasis. Many metal transporters are able to transport essential metal as well as toxic metals. To understand the relationship between the transport of essential metals and the detoxification of noxious metals in Arabidopsis, we have used two strategies: a targeted approach with the aim to elucidate the function of NRAMP metal transporters and a global proteomic approach to identify novel plasma membrane proteins regulated under cadmium stress. NRAMP are able to transport a broad range of metals such as Fe, Mn and Cd. Using a combination of molecular genetic, cell biological and analytical approaches, we have shown that AtNRAMP3 and AtNRAMP4 are vacuolar membrane proteins with several redundant functions: during seed germination they are essential to mobilize vacuolar Fe stores while in adult plant they are required to recycle Mn from the vacuole. In addition, the nramp3nramp4 double mutant is also hypersensitive to the oxidative stress generated by cadmium and AtNRAMP3 and AtNRAMP4 accumulates after an oxidative stress. These proteins could be involved in the supply of metal cofactors to reactive oxygen species detoxifying enzymes. The plasma membrane is the first interface where Cd stress is perceived and where cadmium may be taken up or extruded from the cell. In order to characterize novel intrinsic proteins involved in these functions, we have developed a comparative proteomic strategy based on 15N metabolic labeling of Arabidopsis cell. Comparative analysis of the plasma membrane proteome is under way and we have already identified candidate proteins regulated by Cd.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (135 f.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 119-135

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)84
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