Dynamique des protéines dans les premiers stades de la biogenèse des chloroplastes

Protein dynamics in early steps of chloroplast biogenesis

• Auteur / Autrice : Maha Chieb
• Direction : Thomas Pfannschmidt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie cellulaire
• Date : Soutenance le 06/12/2019
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (Grenoble, Isère, France ; 1979-....)
• Jury : Président / Présidente : Christelle Breton
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Pfannschmidt, Claire Lurin, Christophe Laloi, Michel Havaux, Laurent Legendre
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Claire Lurin, Christophe Laloi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Arabidopsis

Chloroplastes

Mots clés libres

Protéomique

Biochimie

Biologie moléculaire

Proteomic

Biochemistry

Molecular biology

Résumé

La biogenèse des chloroplastes est un processus extrêmement complexe. Lors de l’éclairage, les proplastides non différenciés se différencient en chloroplastes verts avec des membranes thylacoïdiennes et un appareil photosynthétique fonctionnel. Ce processus de transition est très rapide et difficile à expliquer. Jusqu'à présent, la régulation moléculaire et la dynamique des protéines au cours de ce processus transitoire ne sont pas claires. Le mutant albino d'Arabidopsis pap7-1 a été utilisé comme outil génétique pour comprendre le processus précoce de biogenèse des chloroplastes. Ce mutant présente une biogenèse de chloroplaste arrêtée et une transcription plastidique faiblement régulée. La protéine PAP7 / pTAC14 a été identifiée comme une sous-unité du complexe PEP mais sa fonction n’est pas encore connue. Afin de mieux comprendre le rôle de PAP7 / pTAC14, nous avons déterminé le protéome des mutants albinos homozygotes et nous l'avons comparé à ceux des plantes sauvages cultivés à la lumière et à l'obscurité. Les données de spectrométrie de masse ont été complétés et validés par des tests de western-immuno-blot. Les résultats montrent que l'accumulation de protéines suit l'accumulation de transcrits. Rubisco ne s'accumule pas dans le mutant pap7-1. La majorité des protéines d'antenne à codage nucléaire (LHCB1, LHCB3, LHCA2) étaient complètement absentes dans le mutant pap7-1. Alors que le PSBO a presnté des niveaux d'accumulation comparable au controle indiquant que l'importation dans les plastides albinos est fonctionnelle. Les blocs génétiques du mutant pap7-1 n'affectent pas l'accumulation de protéines mitochondriales. Des résultats comparables ont été obtenus dans les résultats protéomiques, mais dans la plupart des cas, les modifications au niveau des protéines étaient beaucoup plus fortes que celles au niveau de l'expression de gène.

Chloroplast biogenesis is a highly complex process. Upon illumination undifferentiated proplastids differentiate into green chloroplasts with thylakoid membranes and a functional photosynthetic apparatus. This transition process is very rapid and, therefore, difficult to dissect. So far the molecular regulation and the protein dynamics during this transition process is not understood. The Arabidopsis albino mutant pap7-1 is used as a genetic tool to understand the early chloroplast biogenesis process. This mutant exhibits an arrested chloroplast biogenesis and down-regulated plastid transcription. The PAP7/pTAC14 protein has been identified as a subunit of the PEP complex but its function is still elusive. In order to obtain insights into the role of PAP7/pTAC14 we determined the proteome of the homozygous albino mutants and compared it to those of light-and dark-grown wild-type plants. The mass spec data were complemented by a western-immuno-blot assays. The preliminary results show that the protein accumulation follows the transcript accumulation. Rubisco does not accumulate in the pap7-1 mutant. The majority of the nuclear-encoded antenna proteins (LHCB1, LHCB3, LHCA2) were completely absent in pap7-1 mutant. While the water-splitting complex protein PSBO accumulated to normal levels indicating that import into albino plastids is functional. The genetic blocks of the pap7-1 mutant did not affect the accumulation of mitochondrial proteins. Comparable results were obtained in the proteomic results, however in most cases the changes at the protein level were much stronger than those at the transcript level.