Caractérisation de l’interaction des protéines IMA/MIF2 et CSN5 au niveau moléculaire et physiologique

• Auteur / Autrice : Julie Leblond-Castaing
• Direction : Michel Hernould
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 19/12/2011
• Etablissement(s) : Bordeaux 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Michel Castroviejo
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Ioan Negrutiu, Sébastien Mongrand
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mondher Bouzayen, Catherine Perrot-Rechenmann

Mots clés

Mots clés contrôlés

Signalosome

Plantes -- Hormones

Protéines à doigts à zinc

Méristèmes

Mots clés libres

Méristème floral

Mini zinc finger

Signalosome

Phytohormones

Floral meristem

Mini zinc finger

Signalosome

Phytohormones

Résumé

Les plantes ont la capacité à former de nouveaux organes grâce à une croissance continue assurée par une réserve de cellules souches au sein de structures spécifiques, les méristèmes. Les méristèmes floraux diffèrent des méristèmes végétatifs par leur caractère déterminé aboutissant à la production des fleurs. Le gène IMA (INHIBITOR OF MERISTEM ACTIVITY) code une protéine contenant un motif «doigt à zinc» (MIF) régulant les processus développementaux de la fleur et des ovules chez la tomate. En effet, IMA inhibe la prolifération cellulaire au cours de la terminaison florale en agissant sur l’expression du gène WUSCHEL, responsable du maintien du pool de cellules souches et contrôle le nombre de carpelles (Sicard et al., 2008). De plus, les protéines IMA et son orthologue chez Arabidopsis, MIF2, modulent la réponse à certaines phytohormones. De manière identique à la protéine MIF1 (Hu and Ma, 2006), IMA/MIF2 régule négativement la réponse aux brassinostéroïdes, à l’auxine, aux cytokinines et aux gibbérellines mais positivement la réponse à l’acide abscissique suggérant une fonction commune des protéines MIF dans les voies de réponse aux phytohormones. Un criblage d’une banque d’ADNc par la technique de double hybride a permis de révéler l’interaction entre les protéines IMA/MIF2 et une sous-unité du complexe signalosome, CSN5. De façon intéressante, les plantes mutantes csn5 d’Arabidopsis montrent de nombreuses altérations phénotypiques telles qu’un aspect buissonnant résultant de la perte de la dominance apicale, et une altération de la réponse à l’obscurité et à l’auxine. Ces phénotypes sont fortement ressemblants aux phénotypes des plantes MIF1OE d’Arabidopsis (Hu and Ma, 2006) et des plantes IMAOE de tomate (Sicard et al., 2008). Les résultats obtenus au cours de ce projet montrent que la protéine IMA inhibe la fonction du complexe signalosome grâce à son interaction avec la protéine CSN5.

Plants have the ability to form new organs as a result of indeterminate growth ensured by specific regions of pluripotent cells, called meristems. Flowers are produced by the activity of floral meristems which differ from vegetative meristems in their determinate fate. The INHIBITOR OF MERISTEM ACTIVITY (IMA) gene encoding a Mini Zinc Finger (MIF) protein from tomato (Solanum lycopersicum) regulates the processes of flower and ovule development. IMA inhibits cell proliferation during floral termination, controls the number of carpels during floral development and acts as a repressor of the meristem organizing centre gene WUSCHEL (Sicard et al., 2008). We demonstrated that IMA and its Arabidopsis ortholog MIF2 is also involved in a multiple hormonal signalling pathway, as a putative conserved feature for plant MIF proteins (Hu and Ma, 2006). Alike Arabidopsis MIF1, IMA/MIF2 regulates negatively BR, auxin, cytokinin and gibberellin signalling and positively ABA signaling. Using yeast two-hybrid screening experiments, we identified a strong protein-protein interaction between IMA and the signalosome subunit 5 (CSN5). Interestingly the csn5 mutant in Arabidopsis displays pleiotropic developmental defects such as a bushy phenotype originating from the loss of apical dominance and the alteration in sensitivity to darkness and auxin signals. These phenotypes are strikingly similar to what was described for Arabidopsis MIF1 (Hu and Ma, 2006) and tomato IMA overexpressors plants (Sicard et al., 2008), respectively. Taken together our data strongly suggest that IMA may act as an inhibitor of CSN function through its physical interaction with SlCSN5. The observed converse effects of IMA/MIF2 overexpression or deregulation on plant development and the abundance of developmental marker genes further support the notion of a CSN inhibitory control, since the COP9 signalosome through the specific deneddylation activity of the CSN5 subunit regulates plant hormone signalling.