Caractérisation moléculaire de la protéine prion de poisson-zèbre et expression génique au cours du développement

Molecular characterization and expression pattern of a prion gene (prpl) during zebrafish (Danio rerio) development

• Auteur / Autrice : Emmanuelle Cotto
• Direction : Patrick Babin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences du vivant, géosciences et sciences de l'environnement. Biologie cellulaire et moléculaire
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hybridation in situ

Évolution moléculaire

Maladies

Poissons

Prions (virologie)

Résumé

Les maladies à prions se caractérisent par l'accumulation d'une isoforme anormale (PrPsc) d'une protéine physiologique (PrPc) codée par le gène Prnp chez l'homme. Une protéine homologue a été caractérisée chez différents Mammifères et Oiseaux, la tortue et le Xénope. Chez les Poissons, plusieurs protéines de type prion ont été identifiées, sans pouvoir déterminer avec certitude les relations d'orthologie et de paralogie par rapport au gène Prnp humain. Nous avons caractérisé, après clonage de son ADNc, la protéine prion (PrP1) du poisson-zèbre. Même si sa séquence primaire en acides aminés est relativement divergente, PrP1 présente des motifs bien conservés caractéristiques des protéines de type PrP. Le profil d'expression génique de prp1 a été déterminé sur des embryons et larves de poisson-zèbre en hybridation in situ in toto et comparé à celui du gène prp2. Ce second gène, présent dans le génome du poisson-zèbre, code également pour une protéine de la famille des PrP. Prp1 s'exprime dans l'embryon dès l'activation zygotique, ce qui suggère un rôle pléiotrope de la protéine au cours de l'embryogenèse précoce. A partir de 24 heures après la fécondation, les transcrits de prp1 sont localisés dans des structures bien individualisées, avec une expression majeure au niveau du système nerveux central, des neuromastes de la ligne latérale, des structures rénales, hépatique, cardiaque, de l'intestin postérieur et des nageoires pectorales. Prp2 s'exprime de façon remarquable dans les neuromastes et les nageoires pectorales. En conclusion, nos travaux confirment que le gène PrP est apparu à la base de l'évolution des Vertébrés. Le profil d'expression différentiel des gènes de type prion, observé au cours du développement, pourrait être utilisé comme un argument supplémentaire pour clarifier les relations phylogénétiques après duplication génique du gène prp dans le génome des Poissons Téléostéens.

Prion diseases are characterized by the accumulation of an abnormal isoform (PrPsc) of a physiologic protein (PrPc) that is encoded by the Prnp gene in humans. A homologous protein has been characterized in different Mammal species and Birds, the turtle and Xenopus. Different prion-like proteins have been identified in Fish, but their orthologous and paralogous relationship to the human Prnp gene are unknown. Here, we characterized the prion protein (PrP1) of the zebrafish after cloning of its cDNA. Although its primary amino acid sequence is relatively divergent, the PrP1 protein shows preserved PrP-type characteristic motifs. The prp1 gene expression pattern has been determined in zebrafish embryos and larvae by using in situ in toto hybridization and compared to the expression of the prp2 gene. The latter exists also in the zebrafish genome and encodes for another protein of the PrP family. The prp1 gene is expressed in the zebrafish embryo from the beginning of zygotic activation, suggesting a pleiotropic role of this protein during early embryogenesis. Twenty-four hours after fertilization, transcripts of prp1 are localized in distinct anatomical structures, with a main expression in the central nervous system, lateral line neuromasts, different parts of kidney, liver, heart, posterior intestine and pectoral fins. The prp2 gene is mainly expressed in neuromasts and pectoral fins. In conclusion, we confirm the appearance of the PrP gene at the origin of Vertebrate evolution. Moreover, the differential expression pattern for PrP-type genes during development could be used as an additional argument to clarify phylogenetic relations emanating from the duplication of the prp gene in the Teleostean Fish genome.