Caractérisation moléculaire et génétique de différentes sous-unités du complexe SCF chez Arabidopsis thaliana

Molecular and genetic characterization of different subunits of the SCF complex in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Esther Lechner
• Direction : Pascal Genschik, Wen-Hui Shen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2003
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Enzymes -- Régulation

Transcription génétique

Éthylène

Arabidopsis thaliana

Mots clés libres

Ubiquitine

Résumé

La protéolyse ubiquitine-dépendante est un mécanisme conservé permettant la dégradation ciblée de nombreuses protéines chez les eucaryotes. Dans ce système, l'ubiquitine sert d'étiquette pour adresser la protéine à la machinerie de dégradation, le complexe multiprotéolytique protéasome 26S. Les ubiquitine proteine-ligases (E3) sont les enzymes responsables de la spécifité de reconnaissance du substrat. Mon travail de thèse a porté principalement sur une classe de E3, le complexe SCF. Le SCF, initialement identifié chez la levure, est composé de 4 sous unités majeures. Skp1 et Culline1 forment la charpente du complexe, la protéine à F-box assure la reconnaisance du substrat et RBX1 est la sous-unité catalytique. L'implication du SCF dans différentes voies de signalisation a été montrée par l'analyse de mutants perte de fonction chez Arabidopsis: réponse à l'auxine, au jasmonate, le développement floral, rythme circadien, photomorphogénèse, sénescenceLes résultats obtenus et décrits dans ce mémoire ont permis d'identifier et de caractériser différentes sous-unités du complexe SCF chez Arabidopsis thaliana. Le travail de caractérisation du gène AtCulline1 a révélé le rôle critique du SCF au cours du développement embryonnaire. D'autre part, nous avons caractérisé la protéine AtRBX1 et nous avons démontré qu'elle joue un rôle actif au sein du complexe SCF chez Arabidopsis thaliana. L'étude de plantes transgéniques RNAi-RBX1 a montré qu'un niveau d'accumulation réduit de AtRBX1 provoque de fortes modifications au cours de la croissance de la plante mais aussi dans la voie de signalisation du jasmonate. Enfin la caractérisation moléculaire et génétique de deux protéines à F-box, EBF1 et EBF2 a mis en évidence l'implication de la protéolyse SCF dépendante dans la voie de signalisation de l'éthylène. Nous proposons un modèle dans lequel EIN3 est constitutivement ubiquitinée et degradée par les complexes SCFEBF1/EBF2 et ne peut s'accumuler qu'après un traitement à l'éthylène.

The ubiquitin/proteasome pathway promotes the degradation of key regulatory proteins in eukaryotes. Ubiquitin, a small protein, is used as a tag that targets a substrate protein to a multiproteolytic complex, the 26S proteasome. E3 ubiquitin-ligases are responsible for the substrate recognition. I focused my work on one class of E3 ligases, the SCF complex. The SCF complex has been first characterized in yeast. It is a multiprotein complex composed of at least four subunits: Cullin1 and SKP1 that form the scaffold of the complex, the F-box protein that binds the substrate and RBX1, the catalytic subunit. In Arabidopsis thaliana each subunit is encoded by a multigene family. Analyses of several F-box mutants have already shown that SCF-dependent proteolysis is involved in many signalling and developmental pathways, for example in auxin and jasmonate perception, floral development, circadian rhythm, photomorphogenesis, senescence. In this thesis, I describe the identification and functional characterization of different SCF subunits from Arabidopsis thaliana. By studying the AtCullin1, we showed that the SCF complex plays a critical role during embryogenesis. We also identified AtRBX1, and demonstrated that it is indeed a component of the SCF complex in Arabidopsis thaliana. The down-regulation of AtRBX1 by a RNAi strategy causes severe developmental defects. More over these plants are impaired in jasmonate response. The molecular end genetic characterisation of two F-box proteins EBF1 and EBF2 revealed a role for SCF-dependant proteolysis in ethylene signal transduction. We proposed a model in which the EIN3 transcription factor is constitutively degraded via the SCFEBF1/EBF2 and only transiently accumulate in the presence of ethylene.