Identification du mode d'action de la défensine AhPDF1.1b dans la tolérance au zinc - INRAE - Institut national de recherche pour l’agriculture, l’alimentation et l’environnement Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2014

Identification of the mode of action of the zinc tolerance

Identification du mode d'action de la défensine AhPDF1.1b dans la tolérance au zinc

Résumé

Plant defensins belong to the wide family of antimicrobial peptides implied in innate immunity. They are characterised by their richness in cysteines and disulphide bridges as well as their antifungal properties. However, other biological activities have also been described for some plant defensins. This work continues the study of one of these additional activities : the property to confer cellular tolerance to zinc excess when a defensin is expressed in yeast. Arabidopsis halleri defensin AhPDF1.1b is taken as a model to study the mode of action of defensins in this particular activity. Firstly, the possibility that recombinant AhPDF1.1b could chelate zinc was researched. This study has required the production of the recombinant protein. Its production in Pichia pastoris was set up. We showed by fluorimetry and ESI-MS in native conditions that it is indeed possible for the defensin AhPDF1.1b to fix several zinc atoms, particularly after reduction of the protein. However the stability of these complexes as well as zinc coordination remain to be elucidated. Secondly, a study of the cellular response of yeast to the expression of AhPDF1.1b under zinc excess was led. When it is expressed in yeast, AhPDF1.1b is not secreted but accumulated in the endoplasmic reticulum (ER) and in pre-vacuolar compartments, which led us to study the influence of AhPDF1.1b expression and zinc excess on ER functioning. It has been shown that the control of the ER quality, and especially the UPR “Unfolded Protein Response” and the ERAD “ER-associated degradation” boosted by the expression of AhPDF1.1b during a zinc overload what probably triggers the mechanisms of tolerance. Eventually, a transcriptomic analysis on yeast expressing AhPDF1.1b under zinc excess was developed. The expression of defensin alone does not disturb the gene expression profile. However, under zinc excess conditions, it allows a limitation of the deregulations of gene expression provoked by zinc overload. In the conditions of AhPDF1.1b expression and zinc excess, there is an induction of an hypoxic response and surprisingly, a great production of ergosterol.
Les défensines de plantes appartiennent à la grande famille des peptides antimicrobiens impliqués dans l’immunité innée. Elles se caractérisent par leur richesse en cystéines et ponts disulfures et par leurs propriétés antifongiques. Cependant, d’autres activités biologiques ont également été décrites chez certaines défensines de plante. Ce travail poursuit l’étude d’une de ces activités annexes et notamment la propriété de conférer une tolérance cellulaire à un excès de zinc lorsqu’une défensine est exprimée dans la levure. La défensine d’Arabidospsis halleri, AhPDF1.1b est prise comme défensine modèle pour étudier le mode d’action des défensines dans cette activité très particulière. Dans un premier temps, la possibilité de chélation du zinc par AhPDF1.1b a été recherchée. Cette étude a nécessité la production de la protéine recombinante. La mise au point de cette production chez Pichia pastoris a été entreprise. Nous avons montré par des études de fluorimétrie et d’ESI-MS en conditions natives qu’il est en effet possible que la défensine AhPDF1.1b recombinante fixe plusieurs atomes de zinc, en particulier après réduction. Cependant la stabilité de ces complexes et la coordination du zinc restent à élucider. Dans un deuxième temps, une étude sur la réponse cellulaire de la levure à l’expression de AhPDF1.1b en condition d’excès de zinc a été menée. Lorsqu’elle est exprimée dans la levure, AhPDF1.1b n’est pas sécrétée mais accumulée dans le réticulum endoplasmique (RE) et des compartiments pré-vacuolaires, ce qui nous a conduit à étudier l’influence de l’expression de AhPDF1.1b et d’un excès de zinc sur le fonctionnement du RE. Il a été montré que le contrôle qualité du RE notamment l’ UPR « Unfolded Protein Response » et l’ ERAD « ER-associated degradation» sont augmentés lors de l’expression de AhPDF1.1b et d’une surcharge en zinc, ce qui concourt au mécanisme de tolérance au zinc. Enfin, dans un troisième temps, une analyse transcriptomique sur des levures exprimant AhPDF1.1b en conditions d’excès de zinc a été développée. L’expression de la défensine seule ne perturbe pas le profil d’expression des gènes. Par contre, en conditions de surcharge en zinc, elle permet de limiter certaines dérégulations de l’expression des gènes provoquées par l’excès de zinc. En conditions d’expression de AhPDF1.1b et d’excès de zinc, il y a une induction d’une réponse hypoxique et de façon surprenante, une surproduction très importante de l’ergostérol. Bien que beaucoup de choses restent à découvrir concernant le mode d’action de la défensine AhPDF1.1b, les résultats présentés dans cette thèse constituent un premier pas vers son élucidation
Fichier non déposé

Dates et versions

tel-02794111 , version 1 (05-06-2020)

Licence

Paternité

Identifiants

  • HAL Id : tel-02794111 , version 1
  • PRODINRA : 437271

Citer

Oriane Mith, Montpellier Supagro. Identification du mode d'action de la défensine AhPDF1.1b dans la tolérance au zinc. Biologie végétale. Ecole Nationale Supérieure Agronomique de Montpellier, 2014. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02794111⟩
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