Investigation du mécanisme fonctionnel des gènes AtRING1 et AtZRF1 dans la régulation de la croissance et du développement chez les plantes

Role of chromatin regulators AtRING1 and AtZRF1 in Arabidopsis growth and development

• Auteur / Autrice : Qiannan Wang
• Direction : Wen-Hui Shen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 14/12/2018
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Strasbourg ; 2000-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie moléculaire des plantes (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Léon Otten
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Wen-Hui Shen, Léon Otten, Aline Probst, Marianne Delarue
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Aline Probst, Marianne Delarue

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines du groupe Polycomb

Protéines Polycomb

Transcription génétique

Organogenèse

Cellules végétales -- Différenciation (biologie)

Division cellulaire végétale

Mots clés libres

Chromatine regulateur

Épigénétique

H2Aub1

H3K27me3

Régulation de la transcription

Développement de la plante

AtRING1

RAWUL

AtZRF1

Chromatin regulator

Epigenetics

H2Aub1

H3K27me3

Transcription regulation

Plant development

AtRING1

RAWUL

AtZRF1

Résumé

Chez les plantes comme chez les animaux, les protéines du groupe Polycomb (PcG) jouent des rôles essentiels dans les processus développementaux par la répression de l'expression des gènes. Ces protéines fonctionnent en complexes multi-protéiques; dont les mieux caractérisés sont Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) et PRC2. Bien que PRC2 a été étudié extensivement chez Arabidopsis, ce n’est que récemment que des composants de PRC1 ont été identifiés chez les plantes et leur mécanisme de fonctionnement reste peu conclusif. Dans mes travaux de thèse, j’ai caractérisé AtRING1, un sous-unité essentiel du PRC1, et AtZRF1, une protéine proposée comme lecteur de l’histone H2A monoubiquitinée (H2Aub1) en aval du fonctionnement du PRC1. Mes résultats montrent qu’une perte-de-fonction totale de AtRING1A, par ‘CRISPR/Cas9 gene-editing’, causes une létalité partielle embryonnaire et la dédifférenciation cellulaire de la plantule d’Arabidopsis. Les mutations du domaine RAWUL au C-terminal de AtRING1A sont plus tolérées mais induisent certains défauts sur la croissance végétative, la floraison, l’organogénèse, et la production des graines. Mes analyses moléculaires révèlent que ces mutations du domaine RAWUL réduisent H2Aub1 et augmentent l’expression de plusieurs gènes essentiels dans la régulation du développement de la plante. Ainsi, mes données ont permis à établir une fonction primordiale de AtRING1 et à attribuer un rôle de son domaine RAWUL dans la déposition de H2Aub1 et répression des gènes in vivo. Nos analyses sur AtZRF1 ont permis à détailler son rôle sur la division and différenciation cellulaire.

In plants as in animals, the Polycomb Group (PcG) proteins play key roles in diverse developmental processes by repressing the expression of genes. These proteins work in multi-protein complexes, among them the best characterized ones are Polycomb Repressive Complex 1 (PRC1) and PRC2. Although PRC2 was extensively studied in Arabidopsis, it is only recently that components of PRC1 were identified in plants and their function mechanism remains largely elusive. My thesis work focused on the characterization of AtRING1A, one of the PRC1 core subunits, and of AtZRF1, a protein proposed as a reader of the histone H2A-monoubiquitin (H2Aub1) downstream to the PRC1 function. My results show that a total loss-of-function of AtRING1A, by CRISPR/Cas9 gene editing, leads to partial embryonic lethal and callus-formation of seedlings in Arabidopsis. Several mutations within the RAWUL domain at the C-terminus of AtRING1A are better tolerated and induce several defects in plant vegetative growth, flowering time, floral organ formation and seed production. My molecular data indicate a role of the RAWUL domain in H2Aub1 deposition in vivo and suppression of several key developmental genes. Our characterization of loss-of-function of AtZRF1 provides important detailed information about its function in the regulation of cell division and cell differentiation.