Caractérisation du gène RhDIF1 exprimé spécifiquement dans les pétales de roses parfumées

Characterization of the RhDIF1 gene specifically expressed in scented roses petals

• Auteur / Autrice : Romain Hecquet
• Direction : Laurent Legendre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie et physiologie végétale
• Date : Soutenance le 03/12/2010
• Etablissement(s) : Saint-Etienne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Ingénierie Santé (Saint-Etienne)
• Jury : Président / Présidente : Yves Gibon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Soulaïman Sakr, Jean-Louis Magnard, Olivier Van Wuytswinkel

Mots clés

Mots clés contrôlés

GTPases

Fleurs -- Odeurs

Monoterpènes

Roses

Mots clés libres

Roses

Parfumées

Production

Composés

Volatils

Monoterpènes

8-oxo-dGTPase

Nudix hydrolase

Résumé

Le gène RhDIF1 s'exprime uniquement dans les pétales de roses parfumées et au moment où la fleur produit des monoterpènes comme le géraniol, le citronellol ou le nérol. RhDIF1est donc un gène candidat pour être impliqué dans la production de monoterpènes chez les roses parfumées. Le travail de cette thèse consiste à trouver une explication pour l'absence de l'expression de RhDIFI1 chez des roses peu parfumées et à caractériser moléculairement la protéine recombinante RhDIF1. L'absence d'expression de RhDIF1 chez les roses peu parfumées est probablement due à des perturbations importantes dans le promoteur du gène en comparaison avec le promoteur de RhDIF1 chez une rose parfumée. La séquence de la protéine RhDIF1 possède un domaine caractéristique nudix hydrolase. Les nudix hydrolases sont des pyrophosphohydrolases clivant par exemple des dNTPs oxydés mutagènes, des molécules tels que l'ADP-ribose potentiellement toxiques ou encore le NADP. Des essais d'activités enzymatiques de la protéine RhDIF1 avec du GPP n'ont pas montré la production de monoterpènes. Une potentielle activité IPP isomérase de RhDIF1 doit être testée. Aussi, des conversions entre le géraniol et d'autres monoterpènes chez les roses parfumées peuvent nécessiter du NADP comme cofacteur et une possible implication de RhDIF1 dans ces réactions via le métabolisme du NADP doit également être vérifiée. Sur la base de l’homologie de séquence de RhDIF1 avec la 8-oxo-dGTPase AtNUDX1 d’Arabidopsis thaliana, des essais d'activités enzymatiques avec le dATP, dCTP, dGTP, dTTP et le nucléotide oxydé mutagène 8-oxo-dGTP ont montré que RhDIF1 clive ces substrats sauf le dCTP. En outre, la détermination de valeurs de Km vis à vis de ces dNTPs tendent à montrer que RhDIF1 clive préférentiellement des substrats contenant une purine. Une activité spécifique de RhDIF1 sur le dATP nettement supérieure à celles des autres dNTPs nous incitent à nous poser la question si le nucléotide oxydé mutagène 2-hydroxy-dATP n'est pas aussi un potentiel substrat de RhDIF1. Dans l'hypothèse où RhDIF1 serait une nudix hydrolase dégradant des dNTPs oxydés mutagènes, RhDIF1 aurait alors comme rôle la détoxification du pool de nucléotide en éliminant les dNTPs oxydés apparus suite à un stress oxydatif pouvant avoir comme origine la production de géraniol par les pétales de rose

The expression of the RhDIF1 gene is observed only in petals of scented roses when the flower emit monoterpenes. Thus, RhDIF1 has been thought to be involved in the production of such compouds in scented roses. During this thesis, an explanation for the absence of expression of RhDIF1 in non-scented roses and a molecular characterization of the RhDIF1 recombinant protein have been investigated. The absence of expression of RhDIF1 in non-scented roses may be due to strong modifications observed in the promoter compared to the RhDIF1 homolog in a scented rose. A typical nudix domain is included in the RhDIF1 protein sequence. Nudix hydrolases are pyrophosphohydrolases cleaving mutagenic oxidated dNTPs, potentially toxic molecules like ADP-ribose or NADP for examples. Enzymatic assays of RhDIF1 with GPP showed any production of monoterpenes. A potential IPP isomerase activity of RhDIF1 must be tested. Also, conversions between geraniol and other monoterpenes in scented roses may needs NADP as cofactor and a possible involvement of RhDIF1 in these reactions via the NADP metabolism must be checked too. Based on the sequence homology between RhDIFI1and the Arabidopsis thaliana 8-oxo-dGTPase AtNUDX1, enzymatic assays with RhDIF1 and dATP, dCTP, dGTP, dTTP and the mutagenic oxidated nucleotide 8-oxo-dGTP showed a catalytic activity of RhDIF1 on these substracts excepted for dCTP. Moreover, Km values seem to show that RhDIF1 preferentially cleaves purine containing substract. A specific activity higher for dATP than the other dNTP lead us to think if the mutagenic oxidated nucleotide 2-hydroxy-dATP could be a potential substract for RhDIF1. Thus, RhDIF1 could be involved in the nucleotide pool sanitization by eliminating oxidated nucleotides appeared from an oxidative stress potentially due to the geraniol production by rose petal