In vivo study of the Protochorophyllide Oxydoreductase A function in Arabidopsis thaliana

Etude in vivo de la fonction de la Protochlorophyllide Oxydoreductase A chez Arabidopsis thaliana

Laurence Bolling (1)

1 PDC - Plastes et différenciation cellulaire

Gymnosperms, mosses and green algae are able to turn green even in the dark. In contrast, chlorophyll biosynthesis is blocked in angiosperms at its penultimate step, the reduction of protochlrophyllide into chlorophyllide. This reaction is catalyzed by the NADPH: protochlorophyllide oxidoreductase (POR), whose function is entirely light-dependent. Three POR isoforms (PORA, PORB and PORC) have been identified in Arabidopsis thaliana and their expression have been mainly studied at the transcript level. We have therefore decided to analyze both POR transcript and protein accumulation during plant development. We have confirmed that POR gene expression is tightly regulated by light: much like their transcripts, the PORA and PORB proteins are mainly accumulated in the dark while PORB and PORC are mainly observed in the photosynthetic tissues. However, weak levels of both PORA transcript and protein were detected in the light, raising the intriguing question of the possible role of PORA beyond skotomorphogenesis.Up to now, the studies concerning the role of the PORA enzyme are indirect. We have therefore decided to investigate the function of the protein more in details using independent porA mutants. Among them a knock out porA line presents a complex phenotype, in which defects in the photosynthetic process have been identified. We have also obtained a double mutant that is KO for both the PORA and PORB alleles. The comparison of the porA porB double mutant with the porA mutant has show that the PORA and PORB isoforms are functionally redundant in the establishment of the prolamellar bodies in cotyledons of etiolated plants. Our results also suggest that PORA may act as photoprotector.

Si les gymnospermes, les mousses, ou encore les algues vertes sont capables de verdir à l'obscurité, ce n'est pas le cas des angiospermes. Chez ces derniers, la voie de biosynthèse de la chlorophylle est bloquée au niveau de la pénultième étape qui correspond à la réduction de la protochlorophyllide en chlorophyllide. Cette réaction est catalysée par la NADPH : protochlorophyllide oxydoréductase (POR) dont l'activité est strictement dépendante de la lumière. Chez Arabidopsis thaliana, trois isoformes, PORA, PORB et PORC, ont été identifiées. Nous avons décidé d'étudier de façon systématique l'expression de ces gènes au cours du développement d'Arabidopsis thaliana. Nos résultats confirment que l'expression des gènes POR est soumise à un contrôle par la lumière. Alors que les protéines PORA et PORB sont principalement exprimées à l'obscurité, PORB et PORC sont les formes majoritaires dans les tissus photosynthétiques à la lumière. Cependant un taux faible mais non nul de transcrit PORA ainsi que de la protéine correspondante a été détecté à la lumière au cours du développement de la plante. Cette donnée pose donc la question du rôle éventuel de la protéine PORA au delà de la skotomorphogenèse.Nous avons entrepris la caractérisation de mutants porA, le rôle de cette protéine n'ayant été déduit qu'à partir d'études indirectes jusqu'à ce jour. Un allèle nul a été identifié qui présente un phénotype complexe. Nous avons cherché à caractériser les anomalies photosynthétiques dont il est l'objet. Par ailleurs, nous avons construit un double mutant porA porB. Son étude parallèlement à celle du simple mutant porA, nous a permis de confirmer la redondance fonctionnelle des protéines PORA et PORB dans l'établissement des corps prolamellaires des cotylédons de la plante étiolée. Ces études suggèrent également un rôle photoprotecteur pour la protéine PORA.

Mots clés: Chlorophyll Photomorphogenese; skotomorphogenese<br />Protochlorophyllide Oxydoreductase<br />Photoprotection<br />Etioplast; Chloroplast<br />Corps prolamellaires; Protochlorophyllide; Chlorophyllide; Chlorophylle Photomorphogenèse; skotomorphogenèse<br />Protochlorophyllide Oxydoreductase<br />Photoprotection<br />Etioplastes; Chloroplastes<br />Corps prolamellaires

Domaines: Biologie végétale

Laurence Bolling. In vivo study of the Protochorophyllide Oxydoreductase A function in Arabidopsis thaliana. Biologie végétale. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2007. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00256027⟩