Analyse fonctionnelle du promoteur de l'hydroxyindole-O-méthyltransférase, dernière enzyme de la voie de synthèse de la mélatonine

Functional analysis of the hydroxyindole-O-methyltransferase promoter, the enzyme who catalyzes the last step of the melatonin synthesis

• Auteur / Autrice : Virginie Dinet
• Direction : Marianne Bernard , Pierre Voisin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires er cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Poitiers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie chimique, biologique et géologique (Poitiers2000-2008)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Poitiers. UFR des sciences fondamentales et appliquées

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteurs de transcription

Hormones pinéales

Photorécepteurs (molécules)

Oiseaux

Résumé

La mélatonine est une neurohormone synthétisée par les photorécepteurs de la rétine et de la pinéale. Sa production rythmique (pic nocturne) permet de synchroniser certains rythmes biologiques sur la photopériode. La dernière étape de la voie de synthèse de la mélatonine est catalysée par l'hydroxyindole-O-méthyltransférase (HIOMT). Le but de nos travaux est d'identifier les facteurs de transcription qui activent l'expression du gène de l'HIOMT de poulet au cours du développement. Nous montrons que le facteur à homéodomaine Crx (cone-rod homeobox) transactive le promoteur de l'HIOMT, en se liant sur trois éléments cis-régulateur distincts. La rétine et la pinéale de poulet expriment une protéine possèdant les mêmes caractéristiques de liaison à l'ADN que Crx. Toutefois, l'utilisation d'un anticorps spécifique révèle que cette protéine pourrait être le facteur à homéodomaine Otx2. Nous montrons que la protéine Otx2 est présente dans les noyaux des photorécepteurs rétiniens et pinéaux, aux stades embryonnaires où ces cellules commencent à exprimer l'HIOMT. La liaison d'Otx2 sur le promoteur de l'HIOMT permet d'activer la transcription d'un gène rapporteur in vitro. De plus, les éléments d'ADN qui lient Otx2 sont indispensables pour permettre l'activation du promoteur de l'HIOMT après transfection dans des cellules de rétine embryonnaire de poulet.

Melatonin is synthesized rhythmically in the pineal gland and retina, with a large-amplitude peak at night. Melatonin synchronizes some biological rhythms on photoperiod. The last step of melatonin synthesis is catalyzed by hydroxyindole-O-methyltransferase (HIOMT). We tested the capacity of Crx and Otx2, to transactivate the chicken HIOMT promoter. We first demonstrated that the recombinant Crx protein was able to directly transactivate the chicken HIOMT promoter by binding to three distinct DNA elements. These Crx-binding sites also interacted with a chicken pineal/retina-specific protein showing DNA-binding characteristics similar to those of Crx. Secondly, we showed that the chicken pineal/retina-specific protein that bound the HIOMT promoter was probably Otx2. First, we showed that the binding of this protein to the HIOMT promoter was abolished by an anti-Otx2 antiserum. In addition, we demonstrated that the recombinant Otx2 protein was also able to bind to and to transactivate the chicken HIOMT promoter. During development, Otx2 was detected in the nuclei of retinal and pineal photoreceptors, and its expression '' peak '' coincided with the onset of HIOMT expression in these cells. When transfected in embryonic chicken retinal cells, the HIOMT promoter was spontaneously transactivated. However, this transactivation was abolished when the Otx2-binding site located in the proximal HIOMT promoter was mutated.