Etude de la structure des complexes kinases AKIN chez Arabidopsis thaliana : expression et fonctions des sous-unités de type beta

Structure of the AKIN kinases complexes : expression and function of the beta-type subunits

• Auteur / Autrice : Cécile Polge
• Direction : Martine Thomas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques. Biologie végétale
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Signalisation

Localisation

Double hybride

Métabolisme

Gènes rapporteurs

Résumé

Les complexes kinases SNF1/AMPK chez la levure et les mammifères sont considérés comme des régulateurs importants du métabolisme en réponse à des changements environnementaux et nutritionnels. SNF1 est notamment impliqué dans la réponse de S. Cerevisiae à une carence en glucose et AMPK dans la réponse des cellules à un faible taux d'ATP. Les données actuelles suggèrent fortement que leur homologue chez les plantes, SnRK1, régulerait des enzymes clefs du métabolisme carboné et azoté. Chez la levure et les mammifères, le complexe fonctionne sous forme d'hétérotrimère comprenant deux sous-unités non catalytiques : une sous-unité de type b et une sous-unité de type g. Dans un premier temps, une étude fine de la structure des complexes chez A. Thaliana a été réalisée par l'analyse par techniques de double-hybride et coimmunoprécipitation, des interactions entre ces différentes sous-unités ou différents domaines de ces protéines. Une étude approfondie de l'expression des gènes AKINb au cours du développement et en réponse à différents changements environnementaux a permis de montrer qu'un des niveaux de régulation du complexe pourrait se faire via une régulation transcriptionnelle différentielle des sous-unités de type b. L'utilisation de plantes transgéniques a permis de mettre en évidence des profils d'expression extrêmement variables et très spécifiques de chacune des sous-unités b, tout au long du développement de la plante. Finalement, l'utilisation de trois approches, complémentation de mutants de levure, plantes transgéniques et criblages double-hybride réalisées avec les trois sous-unités b a ouvert des pistes pour l'identification de différentes fonctions du complexe.

Several evidences designate the yeast SNF1 and mammals AMPK as important regulators of the metabolism in response to environmental or nutritional changes. SNF1 is implicated in the response of S. Cerevisiae to glucose starvation and AMPK in the response of cells to low ATP levels. Currently, data indicate that their plant homologues SnRK1 could regulate key enzymes of sugar synthesis and nitrate assimilation. SNF1 and AMPK have been shown to function as an heterotrimeric complex including two types of non-catalytic subunits : the b- and g-types subunits. We have first performed a detailed structural analysis of the complexes. Two-hybrid and co-immunoprecipitation experiments have been performed in order to study the interactions occurring between the different subunits and between different domains of these proteins. Interestingly, detailed expression studies of AKINb genes during development and in response to environmental changes reveal that one level of regulation of the SnRK1 kinase could be due to the a differential transcription of the ? subunits. Precisely, we have shown that the three b-type subunits present very specific and differential patterns of expression all along plant development. Finally three different approaches, yeast complementation, transgenic plants and two-hybrid screens using b1/2/3-subunits as baits, have provided different indications related to the functions of these different complexes in plants.