Contribution à l’étude fonctionnelle d’un complexe de deux protéines à centre Fer‐Soufre impliquées dans l’assemblage du photosystème I chez Arabidopsis

Laboratoire d’accueil: UMR‐5004 Biochimie et Physiologie Moléculaire des Plantes, Campus SupAgro, place Viala, 34060 Montpellier cedex1
Equipe: Nutrition minérale et stress oxydant (https://www1.montpellier.inra.fr/wp‐inra/bpmp/recherche/les‐equipes/feros/) Encadrantes : Brigitte TOURAINE et Florence VIGNOLS

Contact: florence.vignols@supagro.fr ; Tel: 04.99.61.20.02

Contexte: Le fer est un élément nutritif universel et essentiel à la vie, et constitue le micronutriment le plus demandé en quantité par les organismes vivants(1). Plusieurs voies métaboliques indispensables au développement et à la croissance dépendent en effet de l’activité de molécules porteuses de fer, seul ou associé à d’autres éléments. De ce fait, la carence ferrique engendre de graves dysfonctionnements physiologiques chez les êtres vivants, se traduisant plus particulièrement chez les plantes par des pertes de rendements et par une baisse de la qualité de leurs produits dérivés(2). L’assimilation du fer et le maintien de son homéostasie dans toute cellule vivante doivent donc être finement régulés.

Les protéines dites Fe‐S sont capables de fixer des groupements chimiques composés de Fer et de Soufre, et comptent parmi les maillons essentiels dans l’assimilation du fer. Elles participent en effet à des fonctions aussi cruciales et universelles que la respiration, le métabolisme des acides aminés, la traduction et la réparation de l’ADN, l’assimilation du soufre et de l’azote, ou encore la photosynthèse chez les plantes (3‐5), le plus souvent via un transfert d’électrons. Notre équipe consacre une partie de ses activités de recherche aux protéines Fe‐S du chloroplaste, compartiment essentiel où une 40aine de ces protéines réside (6‐7). Nous nous intéressons plus particulièrement à deux membres de la famille des Glutarédoxines (8) (régulateurs redox) chez Arabidopsis thaliana, et à un de leurs partenaires protéiques potentiels, la protéine HCF101 essentielle à la formation du photosystème I. Compte tenu l’importance du fer pour la santé et l’alimentation des plantes, une étude approfondie du comportement de ces protéines et du fonctionnement de leur gène permettrait d’identifier de nouveaux mécanismes moléculaires intervenant dans la nutrition ferrique en général, et dans l’assimilation du fer sous forme de Centres Fe‐S en particulier dans le processus de photosynthèse.

Contenu du stage (non rémunéré, 25h par semaine)
L’objectif du stage sera de contribuer à l’analyse des interactions moléculaires entre deux glutarédoxines et la protéine HCF101 dans le chloroplaste. Cette étude, initiée dans l’équipe par deux permanents assistés d’un étudiant de Master2 recruté en 2018, se focalisera sur des aspects de mécanistique par l’analyse des interactions physiques entre ces deux familles de protéines et sur des aspects de génétique et de biochimie par la caractérisation de lignées transgéniques de type Crispr‐Cas9 dans le gène HCF101 actuellement en cours de sélection.
Méthodologies
Interactomique :
‐ Création de variants protéiques par mutagénèse dirigée, analyse de séquences nucléotidiques
‐ Tests d’interaction protéine‐protéine par la méthode du double‐hybride dans la levure.
‐ Au cas échéant, tests d’interactions in planta par BiFC(9) en protoplastes (microscopie confocale) Génétique/Biochimie
‐ Analyse de lignées T‐DNA/Crispr‐Cas9 par PCR et séquençage, phénotypage
‐ Recherche de patrons d’accumulation de protéines par immunodétection
Physiologie
‐Analyse des capacités photosynthétiques de lignées Crispr‐Cas9 identifiées

Littérature:

(1) Données de l’Organisation Mondiale pour la Santé (OMS), 2015 ; (2) Briat et al. (2015) Trends Plant Sci. 20(1):33‐40 ; (3) Couturier et al. (2014b) Front Plant Sci. 24;4:259 ; (4) Lill (2009) Nature 460:831‐8 ; (5) Fioreri et al. (2013) Front Plant Sci. 4;357:1 ; (6) Jensen & Leister (2014) F1000Prime Rep. 6:40; (7) Balk & Pilon (2011) Trends Plant Sci. 16(4):218‐26 ; (8) Couturier et al. (2014a) Mol Plant. 7(1):187‐205 ; (9) Citovsky et al. (2006) J. Mol. Biol. 362 :1120‐1131