Analyse fonctionnelle de facteurs de transcription de la famille des ''basic leucine zipper'' (bZIP) au cours de la maturation de la graine chez Arabidopsis thaliana

Functional analysis of transcription factors from the ''basic leucine zipper'' (bZIP) family during seed maturation in Arabidposis thaliana

• Auteur / Autrice : Sandra Bensmihen
• Direction : François Parcy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Génétique inverse

Résumé

La maturation est la phase tardive du développement de la graine, au cours de laquelle l'embryon accumule des réserves, entre en dormance et acquiert la tolérance à la dessiccation. ABI3 est un régulateur majeur de la maturation de la graine. Les graines abi3 ne sont pas dormantes, ne tolèrent pas la dessiccation et sont affectées pour l'expression de nombreux gènes de protéines de réserves et de LEA (Late Embryogenesis Abundant). ABI3 code un facteur de transcription à domaine B3 mais aucune liaison de la protéine à l'ADN n'a été démontrée. D'autres facteurs de transcription, de la famille des ''basic leucine zipper'' (bZIP) permettraient de recruter ABI3 au niveau des promoteurs cibles. Une de ces bZIP, ABI5, est capable d'interagir avec ABI3 dans la levure. ABI5 est exprimé tardivement au cours de la maturation de la graine et la mutation abi5 diminue l'expression des gènes LEA AtEm1 et AtEm6, également affectés par abi3. Nous avons montré qu'il existe 7 gènes homologues à ABI5 exprimés au cours de la maturation de la graine chez Arabidopsis. Les protéines de 3 d'entre eux- EEL, AREB3 et AtbZIP67- présentent des profils chevauchants d'accumulation dans l'embryon. Chez le mutant eel, contrairement au mutant abi5, les gènes AtEm1 et AtEm6 sont plus fortement exprimés. Les protéines EEL et ABI5 se lient in vitro aux mêmes éléments du promoteur d'AtEm1. D'autre part, une approche d'interférence par l'ARN a permis d'isoler deux lignées présentant une expression réduite des gènes EEL, AREB3 et AtbZIP67. Enfin, afin de discriminer entre le rôle d'ABI3 comme simple régulateur de l'expression d'ABI5 ou comme co-activateur d'ABI5, nous avons introduit des constructions 35S::HA-ABI5 et 35S::HA-VP16-ABI5 dans différents contextes dépourvus de protéine ABI3 fonctionnelle. La comparaison de ces deux types de constructions devait nous permettre d'évaluer le besoin d'un domaine activateur fort (conféré par VP16) pour l'action d'ABI5 sur la régulation des gènes AtEm1 et AtEm6.

Seed maturation corresponds to the latest stage of seed development. It is the moment when the embryo stores proteins and lipids, becomes dormant and desiccation tolerant. ABI3 is a major regulator of seed maturation. The abi3 seeds are non dormant, do not tolerate desiccation and display several defects in storage proteins and LEA (Late Embryogenesis Abundant) gene expressions. ABI3 encodes a B3 domain transcription factor but no direct binding of the protein to DNA has ever been shown. Other transcription factors from the ''basic leucine zipper'' family (bZIP) have been suggested to recruit ABI3 to its target gene promoters. One of these bZIP, ABI5, interacts with ABI3 in a yeast two-hybrid assay. ABI5 is expressed at the end of seed maturation and the abi5 mutation leads to a reduction in the expression of both LEA genes AtEm1 and AtEm6, which are also down-regulated in the abi3 mutant. We have demonstrated that 7 ABI5 homologous genes are expressed during seed maturation in Arabidopsis. The proteins from 3 of those genes, EEL, AREB3 and AtbZIP67 display overlapping accumulation patterns in the embryo. In the eel mutant, on the contrary to abi5, AtEm1 and AtEm6 gene expression is up-regulated. Both EEL and ABI5 can bind specific regions of the AtEm1 promoter in vitro. What's more, using an RNA interference approach, we have isolated two transgenic lines displaying a reduced level of the 3 EEL, ABEB3 and AtbZIP67 gene expressions. Finally, to discriminate between the role of ABI3 as a transcriptional activator of ABI5 or as a an ABI5 co-activator, we have introduced 35S::HA-ABI5 and 35S::HA-VP16-ABI5 constructs in different functional-ABI3-free backgrounds. The comparison of both constructs should allow us to evaluate the need of a strong activator domain (provided by VP16) for ABI5 action on AtEm1 and AtEm6 gene regulation.