Reference : Clonage, caractérisation et étude de la régulation transcriptionnelle du gène Aox1 en...
Dissertations and theses : Doctoral thesis
Life sciences : Microbiology
Life sciences : Genetics & genetic processes
Life sciences : Biochemistry, biophysics & molecular biology
Life sciences : Phytobiology (plant sciences, forestry, mycology...)
http://hdl.handle.net/2268/71086
Clonage, caractérisation et étude de la régulation transcriptionnelle du gène Aox1 encodant l'oxydase alternative chez Chlamydomonas reinhardtii
French
Baurain, Denis mailto [Université de Liège - ULiège > Département des Sciences de la Vie > Génétique des microorganismes > >]
15-Jan-2003
Université de Liège, ​Liège, ​​Belgium
Docteur en Sciences
130
Matagne, René-Fernand mailto
Dommes, Jacques mailto
Dinant, Monique
Wilmotte, Annick mailto
Ball, Steven G.
Fernández, Emilio
[fr] Au sein de la membrane interne des mitochondries, quatre complexes multiprotéiques sont impliqués dans le transfert des électrons depuis les équivalents réducteurs jusqu'à l'oxygène moléculaire. L'énergie associée à ce transport au travers des complexes I, III et IV est couplée à la synthèse d'ATP par l'intermédiaire d'un gradient de protons. Chez les plantes supérieures, de nombreux champignons et quelques protistes, une seconde voie de transfert diverge de la voie principale au niveau du pool d'ubiquinone, celui-ci étant alors oxydé directement par l'oxygène moléculaire. Lorsque les électrons empruntent cette voie alternative, deux sites d'éjection de protons sont court-circuités et l'énergie produite est dissipée sous forme de chaleur. Cette réaction est catalysée par une enzyme unique, l'oxydase alternative (AOX), souvent encodée par une petite famille multigénique chez les plantes supérieures. Une activité accrue de la voie alternative est observée suite à divers stimuli développementaux et environnementaux, en particulier en conditions de stress. Cette augmentation d'activité résulte d'une activation transcriptionnelle du gène Aox et/ou de modifications post-traductionnelles de la protéine mature. L'AOX de l'algue verte unicellulaire Chlamydomonas reinhardtii est encodée par deux gènes différents, Aox1 et Aox2, le premier étant beaucoup plus transcrit que le second. Les cDNAs Aox1 et Aox2, de même que la séquence génomique Aox2, ont été isolés et caractérisés dans notre laboratoire.
Dans un premier temps, nous avons entrepris le clonage et la caractérisation de la séquence génomique Aox1, ce qui nous a permis de comparer sa structure avec celle de son homologue Aox2. Ensuite, afin d'étudier sa régulation transcriptionnelle, nous avons fusionné un segment de 1,4 kb contenant la région promotrice Aox1 à la région codante du gène (Ars) de l'arylsulfatase et mesuré les activités ARS dans des transformants porteurs de la construction chimérique. Nous avons ainsi montré que le promoteur Aox1 est insensible à la plupart des inducteurs classiques de l'AOX, parmi lesquels des agents de stress, des inhibiteurs respiratoires et des métabolites. En revanche, l'expression du gène Aox1 répond à la nature de la source d'azote, sa transcription étant réprimée par l'ammonium et stimulée par le nitrate. De plus, en milieu contenant du nitrate, l'inactivation de la nitrate réductase (première enzyme de la voie d'assimilation du nitrate) conduit à une expression du gène Aox1 encore plus importante. Nous avons en outre observé que cette stimulation par le nitrate se répercute aux niveaux protéique et respiratoire.
Une étude de délétion de la région promotrice Aox1 indique qu'un segment court (de −253 à +59 par rapport à l'origine de transcription) est suffisant pour assurer la transcription et la régulation du gène, mais que son expression maximale requiert également des éléments distaux. Aucun motif nucléotidique susceptible d'intervenir dans l'expression du gène Aox1 n'a été identifié à l'issue d'une analyse bioinformatique du promoteur. L'effet de la nature de la source d'azote sur l'expression de l'AOX est interprété sous l'angle d'une optimisation de la synthèse d'ATP mitochondrial sans modification de l'activité respiratoire, en relation avec un possible accroissement de la production d'ATP photosynthétique lorsque le nitrate est utilisé comme source d'azote.
http://hdl.handle.net/2268/71086

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