Caractérisation fonctionnelle de SIG4, facteur de type sigma, chez Arabidopsis thaliana

Functionnal caracterisation of SIG4, a sigma-like factor, in Arabidopsis thaliana

• Auteur / Autrice : Jean-Jacques Favory
• Direction : Silva Lerbs-Mache, Jean-Gabriel Valay
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Résumé

Le génome plastidial est transcrit par trois ARN polymérases distinctes. Deux d'entres elles, les NEP (Nuclear Encoded RNA Polymerase) sont codées par le génome nucléaire. La troisième, la PEP (Plastid Encoded RNA Polymerase) est une enzyme multimérique de type procaryotique, codée par les gènes plastidiaux rpo. La spécificité de l'initiation de la transcritpion par la PEP est conférée par des facteurs de type sigma, qui se lient à la polymérase coeur et permettent la reconnaissance des séquences consensus présentes dans les régions ''-10'' et ''-35'' en amont du site d'initiation de la transcription. Chez Arabidopsis thaliana, il existe six gènes nucléaires codant des facteurs de type sigma. La détermination de la fonction du facteur sigma 4 (SIG4) constitue le sujet de ce travail. Nous avonc montré que SIG4 est adressé aux plastes, et qu'il est exprimé dans des tissus chlorophylliens. Nous avons isolé un mutant nul (sig4-1), le gène sig4 étant interrompu par l'insertion d'un ADN-T. L'analyse du transcriptome plastidial du mutant sig4-1 par puce à ADN, nous a permis de mettre en évidence que le taux de transcrits de certians gènes varie chez le mutant, par rapport aux plantes sauvages. L'étude de la région 5'UTR de certains de ces gènes a montré que le gène ndhF, codant sous une sous unité du complexe NAD(P)H déshydrogénase, possède un promoteur de type procaryotique qui est spécifiquement reconnu par le facteur SIG4 : l'absence de ce facteur entraîne une diminution radicale de la transcription de ce gène. L'analyse d'un double mutant sig4-1 x sig2 montre que SIG2 ne peut remplacer le facteur SIG4 dans la transcription du gène ndhF.

The plastid genome is transcribed by three different RNA polymerases. Two of them, named NEP (Nuclear Encoded RNA Polymerase), are monomeric, phage-like and nuclear encoded, whereas the third one named PEP (Platid Encoded RNA Polymerase) is of prokaryotic-type, multimeric and encoded by the plasride rpo genes. These genes encode all the subunits of the core enzyme, which is unable to initiate transcription specifically. Specificity is brough by sigma-like factors which can bind the core enzyme and recognize consensus sequences in the nuclear genome of Arabidopsis thaliana. The goal of this work is to determine the function of one of them, SIG4. In this study, we confirmed the predicted plastid localization of this sigma-like factor and we showed that its expression occurs in photosynthetically-active tissues. To investigate the role of this plant sigma factor, we isolated a T-DNA insertion mutant sig4-1. Platis genome transcription, as analyzed by DNA microarray, revealed that a few plastid genes were down regulated. Precursor RNA of three of one of the NAD(P)H-dehydrogenase (NDH) subunits, is rather impaired in the sig4-1 mutant. The putative trabscription start site in preceded by a prokaryotic-type promoter which should be responsible for the specific initiation of the transcription of this gene mediated by SIG4. The characterization of a double sig4-1 x sig2 mutant indicates that SIG2 cannot replace Sl.