Caractérisation structurale et fonctionnelle des oxyde nitrique synthases de Klebsormidium nitens, une algue modèle de l'étude de l'étape de transition précoce des algues aquatiques aux plantes terrestres

Structural and functional characterisation of nitric oxide synthases of Klebsormidium nitens, a model alga for the study of the early transition stage from aquatic algae to terrestrial plants

• Auteur / Autrice : Alix Martinet
• Direction : Sylvain Jeandroz, Valérie Nicolas
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biochimie et biologie moléculaire
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Agroécologie (Dijon)

Mots clés

Mots clés libres

Monoxyde d'azote

Algues

Signalisation cellulaire

NO synthase

Nitric oxide

Algae

Cell signalling

NO synthase

Résumé

Le monoxyde d'azote (NO) est une molécule de signalisation cellulaire qui régule divers processus physiologiques, tant chez les animaux que chez les plantes. Chez les animaux, la synthèse du NO est principalement catalysée par les enzymes NO synthase (NOS). Chez les plantes, des activités de type NOS sensibles aux inhibiteurs de NOS de mammifères ont été mesurées, bien qu'aucune séquence codant pour la NOS de mammifères n'ait été trouvée dans les plantes terrestres. Nous avons cependant identifié des séquences NOS-like dans une vingtaine d'espèces d'algues. Ces dernières incluent l'algue verte filamenteuse Klebsormidium nitens, un modèle biologique pour étudier l'étape de transition précoce des algues aquatiques aux plantes terrestres. Actuellement, deux NOS ont été identifiées dans le génome de K. nitens : i) KnNOS1, qui possède l'architecture classique des NOS de mammifères, composée des domaines oxygénase et réductase, ii) KnNOS2, qui présente une extension C-ter contenant un domaine globine. La présence de NOS d'une grande diversité moléculaire chez plusieurs espèces d'algues alors qu'elles sont absentes des plantes terrestres soulève des questions sur l'évolution de cette famille d'enzymes chez les organismes photosynthétiques. Le travail de thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR Algae-NOS visant à caractériser plusieurs NOS d'algues. L'objectif principal du travail sera de poursuivre la caractérisation structurale et d'étudier les fonctions de ces enzymes chez K. nitens en utilisant différentes méthodes (bio-informatique, biochimie, physiologie végétale, biologie cellulaire et moléculaire).

Nitric oxide (NO) is an important cellular signaling molecule regulating various physiological processes, in both animals and plants. In animals, NO synthesis is mainly catalysed by NO synthase (NOS) enzymes. In plants, NOS-like activities sensitive to mammalian NOS inhibitors have been measured, although no sequences encoding mammalian NOS have been found in land plants. Interestingly, we identified NOS-like sequences in about twenty algae species. These latter include the filamentous Charophyta green algae Klebsormidium nitens, a biological model to study the early transition steps from aquatic algae to land plants. Currently, two NOS were identified in K. nitens genome: i) KnNOS1 which possesses classical mammalian NOS architecture consisting of oxygenase and reductase domains, ii) KnNOS2 displaying a large C-ter extension containing a globin domain. The presence of NOS of great molecular diversity in several algal species while absent from terrestrial plants raises questions about the evolution of this enzyme family in photosynthetic organisms. The PhD work is part of the ANR Algae-NOS project aiming at characterising several algal NOS. The main objective of the work will be to continue the structural characterisation and to study the functions of these enzymes in K. nitens using various methods (bioinformatics, biochemistry, plant physiology, cellular and molecular biology).