Etude de la régulation du facteur de transcription ZmOCL1 (Zea mays Outer Cell Layer 1) par un petit ARN non codant

par Catherine Cosson (Klein)

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Vanessa Vernoud.

Le président du jury était Arezki Boudaoud.

Le jury était composé de Vanessa Vernoud, Arezki Boudaoud, Martin Crespi, Thierry Lagrange, Damien Garcia.

Les rapporteurs étaient Martin Crespi, Thierry Lagrange.


  • Résumé

    OCL1 (Outer Cell Layer 1) est le membre fondateur, chez le maïs, de la famille multigénique regroupant les facteurs de transcription HD-ZIP IV. La plupart de ces gènes s’exprime préférentiellement dans l’épiderme, et chez Arabidopsis l’étude de mutants a montré que certains HD-ZIP IV étaient essentiels pour la différenciation de cette couche cellulaire. Lors de ma thèse je me suis intéressée à la régulation du gène OCL1 par un petit ARN non codant. En effet, la conservation au sein des 3’UTR de plusieurs gènes HD-ZIP IV d’un motif de 21 nucléotides (nt) suggérait l’existence d’un tel mécanisme. J’ai mis en évidence que ce motif de 21 nt était conservé des Bryophytes aux Angiospermes et qu’il était toujours couplé à un second motif conservé d’une taille de 19 nt avec lequel il peut s’apparier pour former une structure secondaire de type tige-boucle. J’ai démontré l’existence d’un petit ARN ayant une séquence (quasi) complémentaire au site de 21 nt. La biogenèse de ce petit ARN de 24 nt que nous avons nommé small1, dépend de RDR2/ MOP1, DCL3 et Pol IV/ RMR6, composants normalement requis pour le mécanisme de RdDM. A l’aide d’un système GFP sensor, j’ai cependant mis en évidence que small1 régulait l’expression de son gène cible par inhibition de la traduction et non par RdDM. Ces expériences ont par ailleurs démontré qu’OCL1 n’est pas régulé uniquement par small1, mais également via un second mécanisme dans lequel pourrait intervenir la structure secondaire de type tige-boucle. Enfin, j’ai montré que small1 possède une extrémité 5’modifiée, expliquant ainsi son absence des banques de données et définissant aussi une nouvelle classe de petits ARN chez les plantes.

  • Titre traduit

    Regulation of the maize transcription factor ZmOCL1 by a non coding small RNA


  • Résumé

    Small non-coding RNAs are versatile riboregulators that control gene expression at the transcriptional or post-transcriptional level, governing many facets of plant development and stress responses. We previously suggested the possible regulation of OCL1 (Outer Cell Layer1) by a small RNA based on the intriguing presence of two conserved motives of 19 and 21nt in its 3’UTR. ZmOCL1 is a founding member of the HD-ZIP IV gene family encoding plant specific transcription factors mainly involved in epidermis differentiation and specialization. Here we present evidence for the existence of a 24 nt small RNA complementary to ZmOCL1 3’UTR which accumulates preferentially in maize reproductive organs but also in Arabidopsis flowers and inflorescences. The biogenesis of this 24 nt small RNA (that we named small1) depends on MOP1/RDR2 and RMR6/POLIV and DCL3, components normally required for RNA-dependent DNA-methylation. Unexpectedly GFP-sensor experiments showed that small1 may regulate its target at the post-transcriptional level, mainly through translational inhibition. These experiments further highlighted the importance of additional 3’UTR sequences required for efficient target repression, possibly implicating a secondary stem-loop structure. Finally, we showed that small1 is modified at its 5’ end, which not only explains its absence from the current databases but also defines a novel class of plant small RNAs.

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