Histone methylation and incorporation-into-nucleosome in epigenetic regulation and inheritance in Arabidopsis thaliana

par Juan Gao

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Wen-Hui Shen et de Aiwu Dong.

Le président du jury était Mario Keller.

Les rapporteurs étaient Yuda Fang, Zhizhong Gong.

  • Titre traduit

    Incorporation-au-nucléosome des histones dans la régulation épigénétique chez Arabidopsis thaliana


  • Résumé

    Les protéines à domaine SET sont reconnues comme ayant une activité d’histone méthyltransférase. J'ai montré que la protéine recombinante SDG25 pourrait méthyler in vitro l'histone H3 en utilisant oligonucléosomes comme un substrat. En utilisant des lignées d'insertion ADN-T, nous avons montré qu’une perte de fonction de SDG25 cause un phénotype de floraison avancée, qui est associée avec une réduction d’expression du gène répresseur de floraison FLC. Nucleosome Assembly Protein 1’ (NAP1) représente le chaperon principal des histones H2A et H2B. Le génome d'Arabidopsis contient 6 gènes codant NAP1 homologues appartenant à deux groupes phylogénétiques: NAP1-sousgroupe et NRP-sousgroupe. Les deux allèles mutants triple m123-1 et m123-2 manifestent une perturbation de la transcription du génome et une hypersensibilité à UV-C d'irradiation. Par ailleurs, nous avons constaté que l’allèle Atnap1;3-2 exprime une protéine tronquée, AtNAP1;3-T, manquant de 34 acides aminées du côté C-terminale de AtNAP1;3. Nous avons montré que la production de AtNAP1;3-T conduit à une hyposensitivité à l’ABA et une diminution de la tolérance des plantes au stress saline. Ensemble de nos travaux indique que les protéines AtNAP1/NRP peuvent fonctionner comme modulateurs de la structure de la chromatine en réponse à différents stress environnementaux. La recombinaison homologue (HR) est importante pour la réparation d’ADN endommagée chez tous les eucaryotes. En utilisant des substrats HR basant sur le gène rapporteur GUS, j’ai démontré que la HR somatique est inhibée chez m123-1 et m123-2 ainsi que chez le mutant nrp1-1nrp2-1. De façon intéressante, nrp1-1nrp2-1 inhibe également l’augmentation de HR chez fas2-4, un mutant ayant la déplétion de la fonction du chaperon d’histones H3 et H4 CAF-1. Il est très tentant de spéculer que AtNAP1/NRP protéines contribue aux étapes initiales telles que la résection, l’invasion et l’extension des brins d’ADN pendant le processus HR.


  • Résumé

    The SET domain proteins are recognized as generally having histone methyltransferase activity. I showed that the recombinant SDG25 protein could methylate in vitro histone H3 using oligonucleosomes as a substrate. Using T-DNA insertion lines, we showed that loss-of-function of SDG25 caused an early-flowering phenotype associated with a reduced level of FLC expression. Our results establish a function for the previously uncharacterized gene SDG25 in the FLC activation and flowering time regulation. Nucleosome Assembly Protein 1 (NAP1) represents the primary chaperone of H2A and H2B. The Arabidopsis genome contains 6 genes encoding NAP1 homolgoues belonging to two phylogenic groups: NAP1-subgroup and NRP-subgroup. The two allelic triple mutants m123-1 and m123-2 exhibit perturbed genome transcription and show hypersensitivity to DNA damage caused by UV-C irradiation. Furthermore, we found that the Atnap1;3-2 allele expresses a truncated protein, AtNAP1;3-T, which lacks 34 amino acids at the C-terminus. We showed that AtNAP1;3-T is related to ABA-hyposensitive and Salt-hypersensitive tress phenotype. . Our work indicates that AtNAP1 proteins can function as modulators of chromatin structure in response to different environmental stresses. Homologous recombination (HR) is important for DSB repair in all eukaryotes. Using GUS-based recombination substrates, I demonstrated that somatic HR is impaired in m123-1 and m123-2 as well as nrp1-1nrp2-1 mutant plants under standard or divers stress growth conditions, and that nrp1-1nrp2-1 dominates fas2-4 specifically in HR in a way that the nrp1-1nrp2-11fas2-4 plants exhibit a low HR similar to nrp1-1nrp2-1 but a morphological phenotype largely similar to fas2-4. It is very tempting to speculate that AtNAP/NRP proteins contribute to initial steps such as extensive end resection after DSB, strand invasion and heteroduplex extension during HR.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (193 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 161-191

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2011;1340

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  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 2011STRA6258
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  • PEB soumis à condition
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