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Quand l’évolution bricole pour réprimer

 

Les co-répresseurs sont essentiels à la régulation de la transcription chez tous les organismes vivants. Une équipe interdisciplinaire a élucidé la structure d’un co-répresseur des plantes nommé TOPLESS. Ce travail montre que cette protéine est composée de domaines identiques à ceux d’autres co-répresseurs mais avec des propriétés différentes, illustrant comment l’évolution récupère des domaines protéiques pour créer de nouvelles fonctions. Cette étude qui ouvre également la voie à des manipulations raisonnées de cette protéine clé pour l’adaptation des plantes à l’environnement, a été publiée le 11 juillet 2017 dans la revue PNAS.


Les co-répresseurs sont essentiels à la régulation de la transcription chez tous les organismes vivants. Ils permettent de faire un lien physique entre les facteurs de transcription s’accrochant sur les promoteurs et des protéines de remodelage de la chromatine qui vont jouer sur la structure de la chromatine pour réprimer la lecture des gènes cible par la machinerie transcriptionnelle. TOPLESS est le membre fondateur d’une petite famille de co-répresseurs unique aux plantes, identifiée originellement chez la plante modèle Arabidopsis, et impliquée dans de nombreuses voies de signalisation majeures pour le développement des plantes et leur réponse aux stress. TOPLESS interagit avec ses partenaires du fait de la présence chez ces protéines d’un motif particulier appelé EAR. Son inactivation chez Arabidopsis induit la formation d’une plante où la tige est remplacée par une racine, générant ainsi une plante avec des pattes sur pattes !

 

Une équipe interdisciplinaire composée de généticiens moléculaires, biochimistes et biologistes structuraux du Laboratoire de Reproduction et Développement des Plantes à l’ENS de Lyon (Université de Lyon, CNRS, INRA, ENS de Lyon, UCBL) et du Laboratoire de Physiologie Cellulaire et Végétale (Université Grenoble Alpes, CNRS, CEA, INRA) ainsi que de l’European Synchrotron Radiation Facility  et de l’EMBL à Grenoble, a maintenant résolu et caractérisé fonctionnellement la structure de la partie de la protéine TOPLESS d’Arabidopsis permettant l’interaction avec ses partenaires protéiques.

 

Ce travail mené par Teva Vernoux (RDP, Lyon), Renaud Dumas (LPCV, Grenoble) et Max Nanao (ESRF et EMBL, Grenoble) a permis de montrer une structure similaire à celle de la protéine du riz et conservée jusque chez les algues. La haute résolution de la structure a permis de positionner très précisément le site d’interaction avec le motif EAR de ses partenaires et l’équipe a montré que cette capacité d’interaction est également maintenue pour une protéine TOPLESS isolée chez une algue, démontrant ainsi l’ancienneté de cette fonction primordiale. La comparaison de la structure de TOPLESS avec des co-répresseurs animaux a de plus permis de mettre en évidence que ces différents co-répresseurs sont construits par assemblage de domaines identiques mais de façon différentes.

 

Cette étude fournit ainsi un bel exemple de ce que le Prix Nobel François Jacob avait appelé le bricolage de l’évolution dans la construction de la fonction des protéines. L’étude fournit également des clés pour une manipulation de cette fonction essentielle pour les réponses aux stress environnementaux et pour améliorer le potentiel adaptatif des plantes cultivées. Cela pourrait permettre aux plantes d’éviter de finir la tête à l’envers à cause d’un stress!

 

Figure : Les co-répresseurs de plante TOPLESS (jaune) et animal TBL1 (rouge) utilisent tous les deux un domaine identique (domaine LisH, partie superposée) mais de manière différente. Alors que le domaine LisH de TBL1 est impliqué dans l’interaction directe avec d’autres répresseurs,  celui de TOPLESS est connecté à un second domaine (partie non superposée) responsable de l’interaction avec les répresseurs (bleu).

© Renaud Dumas

Vignette illustrant le résumé: © Raquel Martin-Arevalillo

 

 

En savoir plus

  • The structure of the Arabidopsis TOPLESS corepressor illustrates the tinkering of evolution in transcriptional repression.
    Raquel Martin-Arevalillo, Max H. Nanao, David Mast, Thomas Vinos- Poyo, Antoine Larrieu, Carlos Galvan-Ampudia, Géraldine Brunoud, Teva Vernoux, Renaud Dumas and François Parcy .
    PNAS 2017 ; published ahead of print July 11, 2017, doi:10.1073/pnas.1703054114

     


Contacts chercheurs

  • Teva Vernoux

    Laboratoire de Reproduction et Développement des Plantes
    CNRS UMR5667, INRA, ENS de Lyon, Université Claude Bernard Lyon 1
    Ecole Normale Supérieure de Lyon
    46 Allée d'Italie 
    69364 Lyon Cedex 07

     

    04 72 72 86 01


Mise en ligne le 20 juillet 2017
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