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Characterization of protein-protein interactions involved in auxin signaling pathway in tomato

Wang, Xinyu (2013) Characterization of protein-protein interactions involved in auxin signaling pathway in tomato. (Caractérisation des interactions protéines-protéines impliquées dans la médiation de l'auxine chez la tomate.)

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Abstract

La croissance et le développement des plantes sont fortement régulés par plusieurs hormones végétales, dont l’auxine qui joue un rôle prépondérant. La modification de l’expression de certains gènes en réponse à l’auxine est contrôlée par des interactions spécifiques entre les facteurs de transcription ARF (Auxin Response Factors) et les protéines Aux/IAA. Des études sur Arabidopsis thaliana ont aussi montré l’implication de corépresseurs de la famille TOPLESS pour réprimer les gènes cibles des ARF. Toutefois, cette régulation transcriptionnelle a surtout été caractérisée chez la plante modèle Arabidopsis et la validité de ce modèle n’a pas encore été confortée par l’étude d’autres modèles. La tomate (Solanum lycopersicon), espèce modèle tant pour les Solanacées que pour les plantes à fruits constitue une bonne alternative pour élucider les caractères généraux liés à la signalisation auxinique. Dans notre travail, nous avons d’abord mis en place des protocoles expérimentaux – double-hybride, pull-down, complémentation de fluorescence (BiFC, Bifluorescence Complementation) – permettant d’étudier les interactions protéines-protéines. Ces méthodes ont d’abord été validées sur des couples Aux/IAA – ARF étant connus chez la tomate pour leur implication dans le développement et la maturation des fruits (SlIAA9, SlARF8, SlIAA3, SlARF4, SlIAA27). L’utilisation du double hybride a également permis de construire une carte d’interactions entre les Aux/IAA et les ARF de tomate. Dans un deuxième temps, la disponibilité de la séquence du génome de la tomate a permis d’entreprendre une étude globale de la famille des corépresseurs TOPLESS. Cette étude a inclus : la caractérisation et le clonage des gènes, l’analyse de la séquence protéique, une analyse phylogénétique de la famille sur un ensemble de génome séquencés, la caractérisation du profil d’expression des différentes isoformes ainsi qu’une analyse comparative de leur capacité d’interaction avec les protéines Aux/IAA. Enfin, dans un dernier temps, nous avons souhaité construire des premiers outils permettant d’entreprendre une recherche non-ciblée de nouveaux partenaires interagissant avec les protéines ARF ou Aux/IAA en partant de protoplastes de cellules BY-2 de tabac exprimant de façon transitoire des gènes codant des protéines chimères (tagged proteins). Même si ce travail reste préliminaire, il a pu notamment illustrer l’importance de l’intégrité des noyaux pour la stabilité des Aux/IAA, même en l’absence d’auxine. ABSTRACT : The plant hormone auxin plays a central role in plant growth and development. The specific Aux/IAAs and Auxin Response Factors (ARFs) interactions are involved in auxin signaling pathway to regulate the auxin-responsive gene expression. Studies in Arabidopsis showed that TOPLESS family (TPLs) also was recruited by some Aux/IAAs to repress the function of ARFs. The whole machinery of the auxin signaling pathway is not clear yet, and most of this knowledge comes from the research on Arabidopsis. As a reference for Solanaceae and fleshy fruit plant, tomato (Solanum lycopersicon) is a good alternative model to better understand general traits of the auxin regulation process. In our work, we first established in our labs three experimental protocols – Yeast two-Hybrid, Pull-down and Bifluorescence complementation to unravel protein-protein interactions. These methods were first challenged on specific Aux/IAA and ARF proteins that were already characterized as major actors in fruit tomato development or ripening (SlIAA9, SlARF8, SlIAA3, SlARF4, SlIAA27). This also enabled us to build an ARF-Aux/IAA interaction map. In a second part, taking advantage of the tomato genome sequence, we carried a whole-genome study on tomato TOPLESS family. This investigation included gene cloning and characterization, protein sequence analysis, phylogenetic analyses, expression pattern and construction of protein-protein interaction maps. In a last part, we developed tools to start a non-targeted approach aiming at identifying new potential partners or protein complex involved in auxin signaling pathway using BY-2 tobacco cell protoplasts transiently expressing tagged-proteins. Although this study is still preliminary, it demonstrated the importance of nucleus integrity for Aux/IAA stability even in absence of auxin.

Department or laboratory:Laboratoire de Génomique et Biotechnologie des Fruits - GBF (Castanet-Tolosan, France)
Directeur de thèse:Bouzayen, Mondher and Van Der Rest, Benoît
Uncontrolled Keywords:Tomate – Intéraction protéine-protéine – IAA – ARF – TPL – Auxine. KEYWORDS : Tomato – Protein-protein interaction – IAA – ARF – TPL – Auxin
Subjects:Biology > Molecular and cellular biology and genetics - Biotechnology
Deposited On:18 February 2014

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