Deciphering the molecular machanisms undercying fonctional diversity of Hox proteins

• Auteur / Autrice : Nagraj Sambrani
• Direction : Yacine Graba
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie des eucaryotes
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Aix-Marseille 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines à homéodomaine

Métazoaires

Facteurs de transcription

Drosophiles

Mots clés libres

Hox

Trascription

Drosophila

Specificity

Diversity

Résumé

Les gènes Hox codent des facteurs de transcription essentiels, qui assurent la diversification morphologique le long de l’axe antéropostérieur chez les métazoaires, en spécifiant l’identité de chaque segment. Les mécanismes qui sous-tendent la spécifité d’action des protéines Hox sont encore mal connus. La majorité des travaux ont mis à jour un mode unique d’interaction Hox/PBC, qui implique le motif HX. Ce mode unique d’interaction Hox/PBC ne permet pas d’appréhender la diversité de fonction des protéines Hox. Dans ce manuscrit, nous identifions au sein de la protéine Ultrabithorax de drosophile un mode nouveau d’interaction Hox/PBC, ouvrant de nouvelles perspectives quand a notre compréhension de la spécificité et diversité de fonction des protéines Hox. Par ailleurs, nous abordons la question originale de savoir comment des protéines distinctes effectuent des fonctions biologiques identiques. Chez Drosophila melanogaster, les gènes du complexe Bithorax (Ultrabithorax (Ubx), abdominal-A (abd-A) et Abdominal-B (Abd-B)) impriment tous les trois une identité commune abdominale. Ubx et AbdA sont des protéines structurellement proches, partageant un domaine de fixation à l’ADN, l’homéodomaine (HD), très similaire, et des motifs fonctionnels conservés en dehors de l’HD, l’hexapeptide (HX) et le peptide UbdA. Cette similitude structurale fournit la base moléculaire expliquant la conservation de fonction. En revanche, AbdB possède un HD très divergent, et ne présente aucune conservation de séquence primaire avec Ubx et AbdA en dehors de l’HD ; ce point est illustré par l’absence des motifs canonique HX et UbdA. En étudiant les rôles de la protéine AbdB dans la spécification des denticules abdominaux et la répression du gène sélecteur des pattes Distalless, nous montrons que des stratégies moléculaires différentes aboutissent à des fonctions biologiques identiques

Deciphering molecular mechanisms underlying functional diversity of Hox genes encode transcription factors, whiwh play important roles in giving a unique identity to each segment and thereby set up diversified morphogenesis along anterior posterior axis. In Drosophila, genes of the Bithorax complex (Ultrabithorax (Ubx), abdominal-A (abd-A) and Abdominal-B (Abd-B), all promote abdominal identity. Ubx and AbdA are closely related, displaying a high degree of sequence conservation within the homeodomain (HD), and sharing domains outside the HD, the Hexapeptide (HX) and UbdA peptide. These similarities may provide the molecular basis for common function. In contrast, AbdB has a very divergent HD, and lacks any sequence conservation with Ubx or AbdA outside the HD. This is best illustrated by the absence of a canonical HX and UbdA motifs. While most of the focus has so far been to unravel the mechanisms distinguishing the activity of Hox proteins, we decided to address how different proteins attain similar function, an issue so far less investigated. This was archieved by studyong the role played by Abd-B in specification of abdominal denticles and repression of the limb pomoting gene Distalless. We found that distinct genetic requirement and molecular mechanisms underlie the same biological function