Mécanismes de régulation des réponses au stress hydrique par la protéine kinase OPEN STOMATA1

par Caroline Sirichandra

Thèse de doctorat en Sciences biologiques. Biologie et écologie végétale

Sous la direction de Sylvain Merlot.

Soutenue en 2009

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    En réponse à la sécheresse, la phytohormone acide abscissique (ABA) induit la fermeture des stomates, afin de limiter les pertes en eau, et une modification de l’expression de gènes dont les produits participent au maintien de l’intégrité cellulaire. Les kinases SnRK2 régulent la signalisation de l’ABA. Nous avons défini le motif optimal de phosphorylation par la kinase SnRK2. 6/OST1, jouant un rôle clé dans les stomates, et avons utilisé ces données pour prédire les cibles putatives d’OST1 in silico. Le facteur de transcription ABF3 apparaît comme un substrat physiologique d’OST1 dans les stomates. OST1 phosphoryle ABF3 in vitro sur plusieurs sites LXRXXS/T. L’un d’eux correspond à la T451, située dans un motif conservé, qui une fois phosphorylée, crée un motif de liaison aux protéines 14-3-3. De plus, la T451 est indispensable à la phosphorylation et à la stabilisation d’ABF3 in vivo en réponse à l’ABA. Ces données suggèrent que la phosphorylation des ABF par les SnRK2 et la liaison des 14-3-3 qui en résulte, protègeraient ces facteurs de la dégradation, permettant l’expression de gènes ABA-dépendants. Dans une approche ciblée, nous avons identifié le motif de phosphorylation d’OST1 dans la NADPH oxydase AtrbohF impliquée dans la fermeture stomatique. OST1 interagit avec, et phosphoryle, AtrbohF. Ceci suggère une régulation de l’activité NADPH oxydase par OST1. Nos résultats étayent donc le rôle central d’OST1 dans les voies de l’ABA, au niveau de l’expression génique et de la fermeture stomatique. De plus, l’approche prédictive permettra d’identifier de nouvelles cibles des SnRK2 et de contribuer à une meilleure compréhension de la signalisation de l’ABA.

  • Titre traduit

    Control of drought stress responses by the OPEN STOMATA 1 (OST1) kinase


  • Résumé

    In response to drought, the plant hormone abscisic acid (ABA) promotes stomatal closure to prevent water loss by transpiration, and regulates the expression of many genes that participate to the dehydration tolerance. ABA-activated SnRK2 kinases are regulators of this signaling pathway. We defined the substrate preferences of the SnRK2 kinase OST1, a key component of ABA signaling in guard cells, and used these data to predict putative substrates in silico. Our results designate the transcription factor ABF3 as genuine OST1 substrate in guard cells. In vitro, OST1 phosphorylates ABF3 on multiple sites including the one corresponding to T451, which once phosphorylated, creates a binding site for 14-3-3 proteins. Furthermore, T451 is important for both ABF3 phosphorylation and stabilization in response to ABA in vivo. These findings suggest that the phosphorylation of ABF transcription factors by ABA-activated SnRK2 kinases and the subsequent binding of 14-3-3 protect these factors from degradation, leading to ABA-responsive genes expression. In a targeted approach, we identified putative OST1 phosphorylation sites in the NADPH oxidase AtrbohF which plays a role in stomatal closure. OST1 interacts with and phosphorylates AtrbohF, suggesting a regulation of NADPH oxidase activity by OST1 in guard cell. Together, our results imply that OST1 regulates ABA signaling in guard cell through the phosphorylation and the regulation of several proteins involved in the regulation of gene expression and in stomatal closure. Furthermore, the predictive strategy could help the identification of new SnRK2 substrates and therefore contribute to a better understanding of ABA signaling.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (169 f.)
  • Annexes : Bibliogr. f. 125-146

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2009)160
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