Functional characterization of the vacuolar transporter ClCa from Arabidopsis thaliana : NO3-/H+ exchange activity and regulation by nucleotides

par Alexis De Angeli

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Hélène Barbier-Brygoo.

  • Titre traduit

    Caractérisation fonctionnelle du transporteur vacuolaire ClCa de Arabidopsis thaliana : activité d'échange de NO3-/H+ et régulation par les nucléotides


  • Résumé

    Le nitrate représente pour la majeure partie des plantes terrestres une importante source d’azote. Les plantes absorbent le nitrate du sol, l’assimilent dans des composés azotés et en stockent le surplus dans la vacuole centrale. Les protéines responsables du transport intracellulaire du nitrate sont encore inconnues, mais il a été suggéré que des protéines de la famille des CLC (ChLoride Channel) pouvaient être impliquées dans ces fonctions. Ces travaux de thèse démontrent que la protéine AtClCa (Arabidopsis thaliana ClC) est localisée dans la membrane vacuolaire et transporte des anions au travers du tonoplaste. Ils démontrent également que AtClCa est un antiport NO3-/H+ avec une stoechiométrie de 2 NO3- transportés pour chaque H+ transféré. Sa propriété d’antiport, ainsi que sa spécificité pour le nitrate, permettent à AtClCa d’accumuler le nitrate dans la vacuole. Son activité de transport est inhibée par l’ATP, alors que l’ADP et l’AMP n’ont pas d’effet sur le courant porté par AtClCa. Cependant, l’AMP et l’ATP entrent en compétition pour le site d’interaction avec AtClCa. Ce site d’interaction avec les nucléotides se trouve probablement dans le domaine C-terminal de la protéine. Le domaine C-terminal de AtClCa a été modélisé en utilisant la structure du C-terminal de la protéine humaine hClC-5. Les données de dynamique moléculaire obtenues via ce modèle s reproduisent les propriétés d’interaction entre AtCLCa et les nucléotides déterminées expérimentalement. L’ensemble de ces données montre que AtClCa est un élément clef de l’homéostasie du nitrate intracellulaire, et que son activité de transport est régulée en fonction de l’état métabolique de la cellule.


  • Résumé

    Nitrate is the major nitrogen source for plants. Plants absorb nitrate from the soil, assimilate it in nitrogen compounds and stock the surplus of nitrate in the central vacuole. The proteins responsible for the intracellular transport of nitrate are unknown. It has been suggested that proteins that belong to the CLC family (ChLoride Channel) could be involved in nitrate intracellular homeostasis. In the present thesis we showed that AtClCa (Arabidopsis thaliana ClCa) is localized in the vacuolar membrane, and demonstrated its ability to mediate anions currents across the tonoplast. We could also demonstrate that AtClCa is a NO3-/H+ antiporter with a stoichiometry of 2NO3- transported for each H+ transferred. The antiporter property, together with nitrate specificity, enable AtClCa to mediate the accumulation of nitrate in the vacuole. We also showed that the current mediated by AtClCa is inhibited by ATP. ADP and AMP have no effect on AtClCa current, but AMP competes with ATP for the site of interaction with AtClCa. The interaction of nucleotides with AtClCa takes place presumably at its C-terminal. The C-terminal domain of AtClCa has been modelled by homology using the structure of the C-terminal of hClC-5. The data obtained with this model by molecular dynamics simulations can reproduce the experimental data on the interaction properties of AtClCa and the nucleotides. The set of data presented in this thesis shows that AtClCa is a key element for the homeostasis of intracellular nitrate, and that its transport activity is regulated in function of the metabolic state of the cell.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (113- [16] p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 89-97

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2008)73
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