Bases moléculaires de la synergie LEAFY-UFO au cours du développement floral

Molecular bases of the LEAFY-UFO synergy during floral development

• Auteur / Autrice : Philippe Rieu
• Direction : François Parcy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie végétale
• Date : Soutenance le 03/02/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physiologie cellulaire végétale (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Gwyneth Ingram
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martin Kater, Fabienne Hans
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrick Laufs, Simon Rüdiger

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fleurs

Reproduction végétale

Floraison

Reprogrammation cellulaire

Génie génétique

Mots clés libres

Biochimie

Génétique

Biologie intégrée

Genetic

Integrated biology

Biochemistry

Résumé

Le développement des fleurs est crucial pour le succès reproductif des plantes. Cette étape du développement nécessite une reprogrammation génétique profonde, avec l'activation de gènes spécifiques à la fleur. Chez les angiospermes, le facteur de transcription (FT) LEAFY (LFY) est un régulateur clé de ce processus. Des études précédentes ont montré que LFY agit avec des cofacteurs qui spécifient spatialement son activité. Le cofacteur de LFY le mieux décrit est la protéine à F-box UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO). Cependant, comment UFO régule l'activité de LFY au niveau moléculaire restait incompris.J'ai d'abord montré que le rôle d'UFO en tant que composant d'un complexe E3 ligase n’était pas essentiel à sa fonction in planta. Puis j'ai montré que LFY et UFO agissent en formant un complexe qui reconnaît des éléments cis spécifiques. La caractérisation structurale de ce complexe a révélé qu’UFO se lie à la fois à LFY et à une séquence précise d'ADN, expliquant son rôle de cofacteur transcriptionnel. Enfin, des données préliminaires suggèrent que la formation du complexe LFY-UFO est conservée au sein des angiospermes et des plantes sans fleurs. Ainsi, cette étude présente un cas original chez les plantes où une protéine à F-box agit principalement comme cofacteur de transcription par sa capacité à lier l'ADN.Une deuxième partie de ma thèse a été consacrée à l'étude des gènes Arabidopsis LSH Oryza G1 (ALOG), une classe de FTs spécifique aux plantes et régulée par LFY. Peu de données étaient disponibles dans la littérature sur leurs propriétés biochimiques, et je me suis concentré sur l'interaction du domaine ALOG avec l'ADN. J'ai montré que plusieurs protéines ALOG lient toutes le même motif d'ADN et j’ai caractérisé le mécanisme de liaison à l’ADN.

Flower development is crucial for the reproductive success of plants. This developmental step requires a deep genetic reprogramming, with the activation of flower-specific genes. In angiosperms, the LEAFY (LFY) Transcription Factor (TF) is a key regulator of flower development. Previous studies showed that LFY acts with cofactors that spatially specify its activity. The best-described LFY cofactor is the F-box protein UNUSUAL FLORAL ORGANS (UFO). However, how UFO regulates LFY’s activity at the molecular level remained unclear.I first showed that the role of UFO as a component of an E3 ligase complex was not essential for its functions in planta. Then, I found that LFY and UFO act together by forming a complex that recognizes specific cis-elements. The structural characterization of this complex revealed that UFO binds both LFY and a precise DNA sequence, explaining its role as a transcriptional cofactor. Finally, preliminary data suggest that the formation of the LFY-UFO complex is conserved within angiosperms and non-flowering plants. Altogether, this study presents an original case in plant where an F-box protein acts mostly as a transcriptional cofactor through its ability to bind DNA.A second part of my PhD was dedicated to the study of Arabidopsis LSH Oryza G1 (ALOG) genes, a plant-specific class of TFs regulated by LFY. Few data were available in the literature about their biochemical properties, and I focused on the interaction of the ALOG domain with DNA. I found that several ALOG proteins bind the same DNA motif and I characterized the DNA-binding mechanism.