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Fiche détaillée Thèses
Université Joseph-Fourier - Grenoble I (26/09/2008), François Parcy (Dir.)
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Etude fonctionnelle et structurale du régulateur floral LEAFY d'Arabidopsis thaliana
Cécile Hamès1

La protéine LEAFY (LFY) est un régulateur clé du développement floral. L'augmentation graduelle de son expression conduit à la transition florale, phénomène très soudain, suite à laquelle LFY intervient dans la mise en place des organes floraux par l'activation directe de l'expression des gènes homéotiques APETALA1 (AP1), APETALA3, et AGAMOUS (AG). Selon des théories de l'évolution, LFY serait également l'acteur majeur à l'origine de la naissance des plantes à fleur (Angiospermes). Malgré l'abondance des données génétiques concernant LFY, les bases moléculaires relatives au mode d'action de la protéine sont très peu comprises. LFY est l'unique membre d'une famille de facteur de transcription spécifique au règne végétal et sa séquence ne ressemble à nulle autre. Mon travail de thèse, marqué par l'obtention de la structure 3-D du domaine de liaison à l'ADN de LFY (LFY-C) d'Arabidopsis thaliana lié aux séquences régulatrices d'AP1 et AG, fournit une importante source de compréhension du mode de fonctionnement de cette protéine originale. LFY-C adopte un nouveau repliement globulaire à 7 hélices ! et forme des contacts base-spécifiques avec le petit et le grand sillon de l'ADN. Après avoir montré par approche biochimique classique que LFY-C liait l'ADN de façon coopérative sous forme de dimère, la structure du complexe LFY-C/ADN révèle que ce mécanisme résulte de contacts entre les monomères de LFY-C mettant en jeu deux résidus basiques. Cette coopérativité pourrait en partie expliquer la capacité de LFY à déclencher la transition florale. Les données cristallographiques indiquent également des similarités structurales inattendues avec les protéines HTH comme les facteurs de transcription à homéodomaine ou paired impliqués dans le développement animal. Enfin, en permettant d'étudier sous un nouvel angle les orthologues de LFY tout au long du règne végétal, ces données alimentent l'espoir de parvenir un jour à comprendre comment sont apparues les fleurs sur Terre.
1 :  LPCV - Laboratoire de physiologie cellulaire végétale
facteur de transcription – floraison – LEAFY – structure cristallographique

Functional and structural study of LFY from Arabidopsis thaliana
LEAFY (LFY) protein is a key regulator of floral development. Its gradually increased expression governs the sharp floral transition and LFY subsequently controls the patterning of flower meristems by inducing the expression of the floral homeotic genes APETALA1 (AP1), APETALA3 (AP3) et AGAMOUS (AG). According to some theories of evolution, LFY should have also played a central role in the appearance of flowering plants (Angiosperms). Despite a wealth of genetic data, how LFY functions at the molecular level is poorly understood. LFY is the only member of a transcription factor family specific of plant kingdom and its primary sequence looks like no other. The most important breakthrough of my PhD work, the obtention of the 3-D structure of LFY C-terminal domain (LFY-C) from Arabidopsis thaliana bound to two of its target genes, AP1 and AG, now helps us to better understand how this original protein works. LFY-C adopts a novel seven-helix fold and forms basespecific contacts in both the major and the minor grooves of DNA. LFY-C binds DNA as a cooperative dimer mediated by two basic residues. This cooperativity could partly explain LFY's effectiveness in triggering sharp flowering transition. The structure reveals also an unexpected similarity between LFY and HTH proteins such as homeodomain transcription factors or paired protein involve in animal development. Finally, allowing us to study LFY orthologues from all terrestrial plants in a novel way, these data provide a unique framework to elucidate the molecular mechanisms underlying the evolutionary history of flowering plants.
transcription factor – flowering – LEAFY – cristallographic structure