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Labex TULIP

Un nouveau mécanisme de régulation de l’expression génique chez les plantes en réponse au stress ?

Un nouveau mécanisme de régulation de l’expression génique chez les plantes en réponse au stress ?
Six chercheurs du Laboratoire Génome et Développement des Plantes (UMR 5096 – CNRS/UPVD), unité ayant récemment rejoint le Labex TULIP, montrent dans un article publié dans la revue Nucleic Acids Research qu’une enzyme impliquée dans le métabolisme des ARN peut être contrôlée par réaction d’oxydoréduction.

Issu du travail conjoint de deux équipes du LGDP dirigées par Julio Sáez-Vásquez et Jean-Philippe Reichheld et notamment de deux post-doctorants - Cyril Charbonnel et Adnan K. Niazi - la nouveauté de cet article est de montrer pour la première fois que des acteurs majeurs du métabolisme des ARN, les enzymes RNases III, peuvent être régulées par des réactions d’oxydoréduction chez une plante modèle.

Cys230

Structure prédite d’un homodimère de RTL1. Les domaines RNaseIII de deux RTL1 sont représentés en orange et en vert (RNAseIII-1 et RNAseIII-2) et les domaines de liaison à l’ARN en blanc (DRB-1 et DRB-2). La cystéine 230 (Cys230) est indiquée en jaune.

En effet les enzymes de la famille RNase III sont capables de couper l'ARN double brin, une étape essentielle pour réguler le traitement d’un grand nombre d’ARN tels que les ARNm, ARNr, snoRNA ainsi que certains petits ARN incluant les siRNA et les miRNA. Chez la plante modèle Arabidopsis thaliana, l’une de ces RNases III - nommée RTL1 – se lie et coupe de manière spécifique les ARN double brin des précurseurs des siRNA.

De manière remarquable, un acide-aminé (désigné cystéine C230) localisé dans le domaine de liaison à l’ARN, est sensible à des modifications de l'état d’oxydoréduction (redox) cellulaire, permettant ou non le clivage de l’ARN.

Une régulation environnementale

L'état redox cellulaire est soumis à la contrainte de facteurs environnementaux tels que la température, la lumière ou les agents pathogènes. Il agit alors comme senseur de changements de l’environnement qui seront relayés par des enzymes clefs du métabolisme des ARN et donc par des changements de l’expression des gènes.

SchémaRedoxRTL1RNaseIII

Dans ce modèle, l’environnement détermine l’état redox cellulaire, qui régule l’activité des RNAses III RTL1 et Dicer. Ceci pourrait impacter l’accumulation des petits RNA et de ce fait l’expression génique.

Fait intéressant, ce mécanisme « on/off » décrit chez Arabidopsis thalianapourrait être retrouvé chez d’autres organismes car l’acide aminé régulé par les réactions d’oxydoréduction est conservé dans d’autres plantes monocotylédones et dicotylédones d’intérêt agronomique (vigne, petits pois, maïs, fèves, riz, tomate).

Voir aussi

Cyril Charbonnel, Adnan K. Niazi et al. The siRNA suppressor RTL1 is redox-regulated through glutathionylation of a conserved cysteine in the double-stranded-RNA-binding domain Nucleic Acids Research (2017) doi: 10.1093/nar/gkx82