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Mars 2001 n°181
Concepts et Techniques ###

L'utilisation de GFP à spectres de fluorescence modifiés se généralise. C'est ainsi que l'on a pu suivre les sorts différents de protéines. P Keller et al.; nature cell biology 3 (FEB01) 140-149. ###

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L'utilisation de couples de variants de GFP, jouant le rôle de donneur et d'accepteur, liés par une séquence dont la conformation change lorsque cette séquence est modifiée par un enzyme, par exemple, est déjà pratiquée depuis un certain temps. On utilise la technique dite FRET (Fluorescence resonance energy transfer). La technique est cependant limitée à quelques variants de la GFP spectralement distincts. Les problèmes de luminosité et d'autofluorescence sont encore gênants.

Une variante, de la technique cette fois (fluorescence lifetime imaging microscopy ou FLIM), permet de jouer sur le temps de fluorescence différent de deux variantes de GFP, et de mesurer, de façon sensible et autocalibrée, un couple de GFP qui n'étaient pas utilisables auparavant. La mesure est faite sur chaque pixel de l'image. AG Harpur et al.; Nature Biotechnology 19 (FEB01) 167-169. La démonstration est faite à l'échelle unicellulaire sur l'activation des caspases avec un linker entre les deux GFP comportant un site cible de la caspase 3.

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Une revue bien faite discute du problème du double rôle des chaperones: faciliter l'acquisition d'une conformation fonctionnelle des protéines dès leur production dans le reticulum, et leur destruction par ubiquitinylation en cas de défaut. AJ MacClellan et al.; nature cell biology 3 (FEB01) E51-E53. Deux articles viennent, en effet, de faire avancer nos connaissances dans ce domaine dans le cas des chaperones Hsp70 et Hsp90 (pour Heat shock proteins). La co-chaperone CHIP (pour Carboxy terminus of Hsp70-Interacting Protein) serait chargée de faciliter le choix des chaperones (P Connell, P. et al.; Nature Cell Biol. 3 (JAN01) 93–96 et GC Meacham et al.; Nature Cell Biol. 3 (JAN01) 100–105) .

La surexpression de CHIP modifie nettement l'équilibre entre destruction et restructuration du récepteur des glucocorticoïdes et d'autres récepteurs. En effet, dans le cas du récepteur des glucocorticoïdes, CHIP modifie la composition du complexe Hsp70–Hsp90. Le domaine TPR et la U-box sont indispensables à son activité. Il reste quelques difficultés, car les conclusions sont déduites d'une surexpression de CHIP.###

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On admet volontiers que la cellule ne peut se lancer impunément dans des cycles successifs de réplication de l'ADN au cours d'un seul cycle cellulaire (encore que les chromosomes polytènes le font bien). On vient de préciser le mécanisme qui régule cet aspect du cycle cellulaire. Un inhibiteur, appelé géminine, empêche la réplication avant la mitose. S Tada et al.; nature cell biology 3 (FEB01) 107–113 et JA Wohlschlegel et al.; Science 290 (22DEC00) 2309-2312.

Le commentaire de M Madine et al.; nature cell biology 3 (FEB01) E49-E50, facilite grandement la compréhension de ces articles. ###

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Les principales voies de réparation par recombinaison homologue de l'ADN font intervenir l'enzyme hétérotrimérique RecBCD. Celle-ci combine une activité hélicase exceptionnellement rapide à une activité nucléasique spécifique de brin. Un motif 5'-GCTGGTGG-3', appelé séquence  inverse la polarité du clivage nucléasique et induit la recombinaison au voisinage. L'enzyme se déplace de façon continue le long de l'ADN, et malgré les contraintes topologiques, ne ralentit pas au niveau de . Ceci signifie que c'est probablement un changement mineure de conformation qui intervient à ce niveau. KM Dohoney et al.; Nature 409 (18JAN01) 370-374 et PR Bianco et al.; p. 374-378. Ceci a été démontré en suivant des billes de latex couplées à l'enzyme.

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L'hétérochromatine autour du centromère répond à une traitement prolongé par un inhibiteur de désacétylases en migrant vers la périphérie du noyau et, surtout, en perdant les protéines HP1 (Heterochromatin Protein 1) qui lui sont normalement associées. On observe, alors, des défauts de ségrégation lors de la mitose. Les protéines HP1 sont considérés comme des adaptateurs structuraux permettant l'assemblage de la chromatine. Elles jouent un rôle dans la répression de l'expression génique (silencing) dans cette région des chromosomes. Il est donc nécessaire d'avoir des histones peu acétylées dans la région centromérique. A Taddei et al.; nature cell biology 3 (FEB01) 114-120.

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L'US Patent 6 180 349 (30JAN01) de l'University of California à Oakland décrit comment, avec la PCR, dénombrer les copies de séquences d'ADN.

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On a construit depuis quelque temps des nucléases chimériques avec un domaine reconnaissant des séquences particulières, permettant de cibler l'activité d'un domaine nucléasique fusionné. Le fonctionnement de ce montage dans des ovocytes de xénope nécessite la présence de deux copies inversées, proches l'une de l'autre, du domaine à doigt de zinc reconnaissant l'ADN, et une dimérisation du domaine nucléasique. M Bibikova et al.; Molecular & Cellular Biology 21, 1 (JAN01) 289-297. On peut ainsi obtenir une recombinaison homologue dans 100% des cas, y compris sur de la chromatine assemblée. Le linker entre les deux domaines joue un rôle. Dans l'expérience décrite, il était de 18 acides aminés et clivait l'ADN à des paires de sites distants de 6 à 18 pb, avec un optimum net à 8 pb. Si on le supprime, la distance est fixée à 6 pb. On peut utiliser deux chimères avec une spécificité différente, et combiner leur action, à condition que les deux sites soient convenablement placés. On imagine ce que l'on pourrait faire, si la méthode est aussi efficace que les auteurs l'affirment.

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Certaines protéines comme les glycoprotéines riches en cystéine sont difficiles à exprimer. Un vecteur permettant de le faire pour des études cristallographiques est décrit dans DJ Leahy et al.; Protein Expression & Purification 20 (DEC00) 500-506. Les protéines recombinantes sont dotées d'une extrémité N-terminale de l'hormone de croissance humaine et une octahistidines (permettant la purification de la protéine) séparées par un site de clivage par la protéase du tobacco etch virus. Le montage est pilotable par le méthotrexate.

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La structure atomique des protéines permet de révéler des relations entre elles que la séquence ne suffit pas à mettre en évidence. Il n'existe, apparemment, que peu de conformations stables possibles pour une fonction donnée. C'est ce que souligne une étude sur une protéine impliquée dans le pompage de l'ADN lors de la conjugaison, TrwB, du plasmide conjugatif R388. (FX Gomis-Rüth et al.; Nature 409 (01FEB01) 637-641, voir également le commentaire associé de EH Egelman; p.573-575). Cette structure existe en réalité dans beaucoup d'autres protéines non apparentées et elle est présente dans une superfamille qui comprend la protéine RecA d'Escherichia coli impliquée dans la recombinaison homologue et utilisant l'ATP. Cette protéine, soit s'enroule en hélice autour d'un brin d'ADN, soit forme un homohexamère circulaire. La découverte en 1996 qu'une hélicase de Bacillus stearothermophilus avait exactement la même structure de base (un anneau), une fois liée à l'ATP, a ouvert des horizons. L'enzyme comprend deux domaines séparés par une fente au fond de laquelle se loge le motif de fixation de l'ATP qui est commune à toutes les enzymes de la famille. Ces hélicases sont très nombreuses dans la cellule (134 gènes possédant des motifs apparentés chez la levure), et assurent de nombreuses fonctions liées à l'ADN. Dans le cas de l'hélicase, un des brins passe par le centre de l'anneau tandis que l'autre défile à l'extérieur. Il existe, cependant, une hélicase bactérienne qui fait passer les deux brins au centre de l'anneau, RuvB. Une nouvelle extension de la famille a été la F1-ATPase qui coiffe la composante transmembranaire F0 dans la F1F0-ATP synthase.

La protéine TrwB, codée par le plasmide R388, est insérée dans la membrane externe d'E.coli et utilise l'énergie de l'ATP pour pomper l'ADN simple-brin vers la cellule voisine à travers le complexe de conjugaison. Elle constitue un pore de 2 nm et un moteur comme la protéine RuvB qui fait partie du complexe RuvA-RuvB d'E.coli qui permet le coulissage de l'ADN double-brin, lors de la formation des hétéroduplex ADN. La protéine SpoIIIE de Bacillus subtilis est probalement de la même famille, et elle transfère l'ADN double-brin de la cellule mère de la spore dans la préspore (voir le Bulletin de Décembre 2000 dans Productions Microbiennes).

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Les Productions Végétales

Les gènes et les génomes

Le génome du maïs (2x = 20) comprend de nombreuses duplications, probablement liées à une ancienne tétraploïdisation. C'est, en effet, un faux diploïde. La comparaison des cartes des céréales a permis d'identifier au moins 10 régions chromosomiques homologues et probablement dupliquées. Les choses semblent cependant bien compliquées si l'on part seulement de cartes comparées. Les techniques d'homologies sont ambiguës en ce qui concerne l'identification des duplications. Les auteurs font souvent intervenir la notion peu approfondie de la synténie (défini par des marqueurs communs). Un article décrit une méthode de simulation permettant d'éclaircir (un peu) la situation. BS Gaut et al.; Genome Research 11 (JAN01) 55-66. Elle permet de vérifier l'importance statistique des colinéarités observées entre chromosomes. Les résultats obscurcissent un peu les schémas anciens de l'évolution du génome.

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Un mutant hyperrecombinant du tabac, Hyrec, dominant et ségrégeant de façon mendélienne, a été caractérisé. La recombinaison est augmentée de plus de mille fois, entre chromosomes, sans que le taux de recombinaisons intrachromosomiques soit affecté. Observation plus intéressante encore, ce taux est augmenté de six à neuf fois sur des séquences extrachromosomique. Ce n'est pas un problème de raboutage car ces mutants fonctionnent, de ce point de vue, comme les sauvages. Ces mutants sont particulièrement résistants aux irradiations , ce qui est rare et fait penser que la réparation par recombinaison homologue est particulièrement stimulée. V Gorbunova et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 601-611. Il y a sûrement des utilisations possibles en transgénèse.

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Les vecteurs et la transformation

Le groupe de NH Chua à Rockefeller University décrit dans J Zuo et al.; Nature Biotechnology 19 (FEB01) 157–161, la technique de commande de l'expression du gène de la recombinase site-spécifique Cre par l'œstradiol. C'est une utilisation de la technique d'expression décrite dans J Zuo et al.; Plant Journal 24 (OCT00) 265-273 et dans J Zuo et al.; Current Opinion in Biotechnology 11 (APR00) 146-151.

Les deux gènes (le transgène et Cre) sont co-introduits dans la plante sous forme d'une unité flanquée par les séquences cibles spécifique de Cre, loxP. La démonstration est faite sur Arabidopsis. Voir également le commentaire bien fait de DW Ow; p.115-116 qui signale que le système fonctionne dans le chloroplaste. La recombinase induite excise son propre gène en même temps que le gène marqueur. Ceci est utile car les autres méthodes d'expression transitoire de Cre sont peu efficaces, et l'expression permanente du gène cre entraîne, au moins chez la tomate, des malformations inexpliquées des feuilles. ###

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L'US Patent 6,187,994 (13FEB01) de Pioneer Hi-Bred International décrit une méthode d'insertion ciblée de séquences dans le génome des plantes. La cassette de transfert comprend la séquence à insérer flanquée de deux sites de recombinaison site-spécifique différents. La plante doit comprendre un jeu de ces sites encadrant un promoteur qui va se trouver lié au gène transféré par la recombinaison.

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L'expression génique ###

On a révélé, à l'échelle cellulaire, l'effet répresseur, sur un gène donné de céréales, des ARNs double brin (dsRNAs) correspondants. P Schweizer et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 895-903. L'effet a été mesuré sur les gènes A1 et Ant18 codant la dihydroflavonol-4-réductase chez le maïs et l'orge.

Le dsRNA spécifique interfère également avec l'expression de Mlo, qui intervient dans une résistance à large spectre récessive utilisée contre les Erysiphe/Blumeria (Oïdium) chez de nombreuses variétés de l'orge. Cette suppression confère donc une résistance, car le produit de ce gène est probablement un auxiliaire, chez la plante, de la formation des haustoria du champignon (voir le bulletin d'Octobre 2000 dans "les pathogènes des plantes").

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Le promoteur dit 35S du virus de la mosaïque du chou-fleur breveté par Monsanto n'est pas toujours idéal, même sous ses versions améliorées. On peut le réduire à environ 0,8 kb, mais quand on le réduit à sa version minimale de -90 à +8, l'activité existe, mais elle est réduite. On peut l'améliorer. L'addition des G-box (GCCACGTGCC ou GCCACGTGAG) augmente son efficacité, ainsi que celle de promoteurs tronqués -204 à +8 fragment du gène rbcS-3A de la tomate, -287 à +29 du gène PR1a et -195 à +32 du gène PI-II de la pomme de terre. C'est ce qui est décrit dans l'US Patent 6 187 996 (13FEB01) de Sumitomo Chemical Co., et de Rockefeller University (NH Chua).

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Des chercheurs du John Innes Centre montrent que, lors de l'interphase, des copies séparées d'un transgène se rassemblent dans le noyau du blé. R Abranches et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 713-723.

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La Reproduction

Plusieurs gènes sont impliqués dans la détermination de la période de floraison. AGAMOUS LIKE 20 (AGL20) est un gène codant une protéine à domaine MADS d'Arabidopsis induit dans le méristème apical caulinaire durant la transition vers la différenciation florale. Il est placé en aval des gènes connus, et est également inductible par la gibbérelline. Il doit être placé à un carrefour d'intégration des différents signaux. L'expression permanente de ce gène est suffisante pour rendre la floraison indépendante de la photopériode. R Borner et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 591-599.

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La dormance, pause du développement de l'embryon dans la graine, est le résultat d'une séquence développementale. La première étape est régulée par des gènes du type FUS3/LEC et porte sur la régulation des divisions. Plus tard ABI3 et donc l'acide abscissique finissent de bloquer ce développement, après l'achèvement de la maturation de l'embryon. V Raz et al.; Development 128,n°3 (2001) 243-252.

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Le Développement

On sait que trois classes de gènes, classiquement appelés A, B et C, interviennent de façon combinatoire dans la différenciation des différents organes d'une fleur. Les gènes A spécifient les sépales, A + B les pétales, B + C les étamines et C les carpelles. . Une inactivation combinée des trois classes entraîne la conversion en feuilles de tous les organes floraux. Ce schéma a été, ensuite, complété par la classe D qui spécifie les ovules. Ces combinaisons font penser à la formation d'homo- ou d'hétérodimères entre les produits de ces gènes, mais on n'avait jamais pu le démontrer, sauf pour certaines de ces protéines chez Antirrhinum.

Chez Arabidopsis, les gènes de classe A sont APETALA1 (AP1) et APETALA2 (AP2). La classe B est représentée par APETALA3 (AP3) et PISTILLATA (PI). On ne connaît qu'un seul gène de classe C, AGAMOUS (AG). Tous, sauf AP2, codent des facteurs de transcription dits à domaines MADS. Je rappelle que les gènes à MADS-box (MCMI-Agamous-Deficiens-SRF) codent des protéines présentant un domaine M très conservé de 57-aminoacides reconnaissant l'ADN, le domaine I qui est un linker (?), le domaine K qui permet les interactions entre protéines et un domaine C. Les homo- ou hétérodimères des protéines à domaines MADS se lient à la séquence CC(A/T)6GG, ou CArG box.

Un article de Mai dernier (S Pelaz et al.; Nature 405 (11MAY00) 200-203, analysé dans le bulletin de Juin 2000), montrait que des mutations dans trois gènes MADS supplémentaires, SEPALLATA1 (SEP1), SEP2 et SEP3 (alias AGL9), convertissaient tous les organes en sépales, donc pas exactement des feuilles. Ces gènes feraient partie d'une nouvelle classe de gènes floraux, la classe E. (G Theißen; Current Opinion in Plant Biology 4 (JAN01) 75-85).

On aurait donc de nouvelles équations avec A + B + E = pétales, B + C + E = étamines et C + E = carpelles.

Un article récent (T Honma et al.; Nature 409 (25JAN01) 525-529) montre que certaines des protéines à domaines MADS d'Arabidopsis se lient bien à l'ADN sous forme multimérique. Ils l'ont montré dans le cas des combinaisons A + B + E donnant des pétales avec les protéines de classe A (AP1), B (AP3) et E (SEP3), ou B (PI), C (AG) et E (SEP3). Les protéines SEP, donc la classe E, sont donc le lien nécessaire pour la multimérisation des facteurs de transcription. L'expression fleur-spécifique de SEP3 limite l'action des gènes ABC à la seule fleur.

Les reconstructions phylogénétiques indiquent que ces gènes MADS sont regroupés dans plusieurs clades, avec respectivement les gènes B, C + D et A + E. Ceux-ci se sont différenciés en relativement peu de temps (à l'échelle évolutive), puis sont restés relativement stables.

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Le gène NAC1 est induit par l'auxine et assure la transmission du signal permettant le développement des racines latérales sous l'action de l'hormone. Il code un facteur de transcription comportant une domaine, dit NAC, a son extrémité N-terminale et un domaine d'activation C-terminal. Le groupe de NH Chua a piloté son expression par sens et antisens, et a montré que ce gène fonctionne en aval du gène TIR-1. Xie et al.; Genes & Development 14 (01DEC00) 3024-3036.

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La Physiologie des Plantes .###

La protéine SUB1 d'Arabidopsis est une protéine liant le Ca++ qui module l'action du phytochrome A. Elle est indispensable à la fonction des cryptochromes cry1 et cry2. Cette protéine bloque l'accumulation, à la lumière, du facteur de transcription HY5. H Guo et al.; Science 291 (19JAN01) 487-490.

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Les signaux lumineux rouges et rouge lointain (FR) sont perçus par les phytochromes (phyA-E). Il était relativement étrange qu'aucun protéine du chloroplaste ne soit concernée par ces signaux morphogénétiques. Un nouveau mutant d'Arabidopsis , appelé laf6 (long after FR) présente une réponse limitée à une illumination FR prolongée. Ce gène code une cassette ABC (ATP Binding Cassette) typique de procaryotes, mais avec une séquence de ciblage chloroplastique N-terminale. Cette mutation entraîne une accumulation de protoporphyrine IX et une diminution de la réponse des gènes inductibles par la lumière. Ce phénotype peut être mimé par un traitement anti-protoporphyrinogène IX oxydase (flumioxazin). Le gène AtABC1 ainsi révélé joue donc un rôle dans la transmission du signal lumineux par la distribution de la protoporphyrine IX permettant la communication chloroplaste/noyau. SG Moller et al.; Genes & Development 15 (01JAN01) 90-103.

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Plusieurs gènes nucléaires codant des protéines chloroplastiques sont régulés par plusieurs voies, dont des voies rétrogrades issues du chloroplaste. Le mutant, hy1, d'Arabidopsis est déficient dans sa hème oxygénase plastidiale. Le gène est nécessaire à la synthèse du chromophore du phytochrome, mais a d'autres effets indirects sur le métabolisme du noyau tétrapyrrol. Les mutants gun (genome uncoupled) sont, eux, déficients dans la commande rétrograde de l'expression par le chloroplaste et GUN5 commande également la formation du noyau tétrapyrrol. Les double mutants hy1gun4 et gun5 sont frappés d'albinisme plus ou moins létal en lumière forte, de défauts de différenciation du chloroplaste. Selon le groupe de J Chory qui a mené ces expériences, c'est un couplage métabolique qui intervient, et non une interaction dans l'expression, les tetrapyrroles sont les signaux plastidiaux utilisés. G Vinti et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 883-894.###

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De nombreuses molécules (aglycones) ont besoin d'être glycosylées pour être fonctionnelles. Les UDP-glucosyltransférases (UGTs) de plantes utilisent le glucose, tandis que leurs homologues mammaliennes utilisent l'acide glucuronique. Elles modifient l'activité de très nombreuses molécules. Ces enzymes sont donc nombreuses et comportent un cœur consensus, avec de nombreuses fioritures. Trois articles de chercheurs de l'University of York, associés à d'autres groupes viennent illustrer cette diversité.

L'étude des relations phylogénétiques chez les enzymes de plantes a été entreprise sur 99 enzymes différentes de la seule Arabidopsis. Certains sous-groupes d'UGT sont très conservés, y compris par rapport à ceux d'autres espèces végétales, tandis que d'autres sous-groupes, démontrent des substitutions faciles de substrats. Y Li et al.; Journal of Biological Chemistry 276, 6 (09FEB01) 4338-4343.

Le même groupe a identifié l'UDP-glucosyltransférase (UGT84B1) dont le substrat est l'auxine ou acide indole-3-acétique (IAA), ainsi que trois enzymes apparentées ayant un epetite activité sur ce même substrat. Le produit est bien l'1-O-indole acétyl glucose ester. L'équipe indique que, par contre une séquence annotée comme UDP-glucose:IAA glucosyltransferase (IAA-UGT) n'a aucune activité de ce type. RG Jackson et al.; Journal of Biological Chemistry 276, 6 (09FEB01) 4350-4356.

L'acide sinapique est un intermédiaire phénylpropanoïde important chez les Brassicacées. Il débouche sur deux voies de synthèses, celle de la lignine et celle des esters sinapiques. Les glucosyltransférases jouent un rôle dans ces conversions, soit en donnant des intermédiaires riches en énergie, 1-O-sinapoylglucose puis sinapoylmalate et enfin sinapoylcholine ou le sinapyl alcohol-4-O-glucoside, orientant vers la formation des unités syringyl des lignines. Le déchiffrement du génome d'Arabidopsis a permis d'identifier les enzymes impliquées dans ces deux voies. EK Lim et al.; Journal of Biological Chemistry 276, 6 (09FEB01) 4344-4349.

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Des chercheurs de Cornell ont fait un pas dans l'isolement d'un canal de la membrane plasmique des cellules racinaires du maïs, assurant l'efflux d'anions, notamment organique comme le citrate, permettant de lutter contre la toxicité de l'Al+++. MA Pineros et al.; Plant Physiology 125 (JAN01) 292-305.

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L'alamethicine (ALA), de Trichoderma viride est un mélange de peptides qui est un puissant éliciteur de la synthèse de composés volatils chez Phaseolus lunatus (Lima bean). Mais cette élicitation est restrictive, ne concernant que deux homoterpènes, ainsi que le salicylate et le méthyl salicylate. L'ALA intervient via la voie de signalisation des octadécanoides (qui donne l'acide jasmonique via la lipoxygénase). La stimulation de presque 100 fois de la voie du salicylate vient alors interférer avec la production en aval de l'acide 12-oxophytodiènoïque et réduit la production d'autres molécules de la voie induite par les octadécanoides précoces.

Par ailleurs, si ALA renforce l'enroulement des vrilles chez plusieurs légumineuses, ce n'est pas par la voie des octadécanoides. J Engelberth et al.; Plant Physiology 125 (JAN01) 369-377.

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Les MAP kinases ou MAPKs (Mitogen-activated protein kinases) sont impliquées dans la transduction des signaux environnementaux. Il existe une famille "Cognac-Jay" de MAPK chez Arabidopsis mais on ne connaît pas les signaux correspondants. Les AtMPK4 et AtMPK6 répondent à un grand nombre de stimuli . Leur activation est associée à une phosphorylation sur tyrosine. La cinétique est, cependant, différente pour les deux, et elles doivent intervenir dans des voies différentes. K Ichimura et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 655-665.

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Les Réserves des Plantes .###

La dureté du grain de blé, Triticum aestivum, est un des caractères technologiques importantes pour une variété, et ceci permet de satisfaire des niches commerciales différentes. Un grain tendre facilite l'obtention d'une farine fine. Un grain relativement vitreux et dur est favorable à la panification par exemple, tandis qu'un grain plus farineux est favorable à la fabrication des patisseries. Mais, attention, le blé dur européen est Triticum durum et sert à faire les pâtes, tandis que ce dont nous discutons ici est le blé "hard" américain. En dehors des triticacées, la dureté naturelle du grain est quasi-constante. Ceci peut limiter certaines utilisations. On savait que la dureté du grain est liée à l'expression d'un locus Ha (pour Hard) sur le chromosome 5S. On avait, par ailleurs, caractérisé un marqueur appelé friabiline, spécialement abondant dans les grains tendres. C'est en réalité un assemblage de deux protéines, les puroindolines a et b. Des chercheurs de Montana State University viennent de modifier cette caractéristique chez le riz en exprimant les deux gènes pinA et pinB des puroindolines a et b du blé, sous la commande du promoteur de l'ubiquitine du maïs. En effet, il existe une corrélation entre l'activité de ces gènes et le caractère tendre du grain chez le blé (les blés tendres ont une mutation dans l'un ou l'autre gène), avoine et orge. Le riz ne possède aucun des deux gènes. Le riz transgénique, où ces gènes sont exprimés, a un grain plus tendre. K Krishnamurthy et al.; Nature Biotechnology 19 (FEB01) 162-166. Comme le problème est le même chez le maïs, on ne devrait pas tarder à voir apparaître des maïs transformés.

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Les protéines 14-3-3 sont des protéines ubiquistes repérées initialement lors d'un inventaire des protéines cérébrales en 1967 (leur nom est un numéro de catalogue). Elles jouent un rôle important dans la coordination de plusieurs activités biologiques, notamment au cours de la division et la différenciation cellulaire, en se liant à des phosphosérines/thréonines. On les retrouve chez les animaux, comme chez les plantes (il y en a au moins six isoformes chez Arabidopsis), sous forme d'homo- et d'hétérodimères qui servent d'adaptateurs ou de chaperones. Elles interviennent, en particulier, dans l'adaptation du fonctionnement de la nitrate réductase aux conditions du milieu.

Les amidons synthases, ADP-glucose pyrophosphorylases, enzymes ramifiantes et déramifiantes (ainsi que les enzymes de dégradation) chloroplastiques subissent des variations diurnes liées à des régulations par phosphorylation.

La suppression de la production des protéines 14-3-3 d'Arabidopsis par antisens accroît de 2 à 4 fois la quantité d'amidon accumulée dans les feuilles. La dégradation de l'amidon n'est, par contre, pas affectée. La qualité de l'amidon change également. Ces protéines sont des constituants intrinsèques des grains d'amidon, et il est vraisemblable qu'elles interagissent avec l'amidon synthase III (SSIII, gène Dull du maïs par exemple), une enzyme ramifiante de l'amylopectine dont on a du mal à démêler l'action de celle de la SSII. Cette famille est, en effet, la seule des amidons synthases possédant le motif reconnaissable par les protéines 14-3-3. PC Sehnke et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (16JAN01) 765-770.

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Les Symbioses

Le groupe des gènes nodA d'une souche photosynthétique d'un Bradyrhizobium (ORS285) nodulant la tige des Aeschynomene apparaît comme aberrant par rapport à d'autres souches. Il s'avère que cela est dû à une insertion de type IS3. C Chaintreuil et al.; FEMS Microbiology Letters 194 (01JAN00) 83-86.

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Un mutant de Rhizobium tropici ayant des performances symbiotiques supérieures (accroissement de la masse de Phaseolus vulgaris nodulés de 20 à 38%) et une respiration renforcée, est affecté dans sa glycogène synthase.

La mutation est liée à l'insertion d'un transposon en plein dans un opéron (gènes adjacents avec un seul promoteur commun) contenant cinq gènes (glycogène phosphorylase, enzyme ramifiante du glycogène, ADP glucose pyrophosphorylase, glycogène synthase qui est celui qui est inactivé, et phosphoglucomutase) plus un gène indépendant (enzyme déramifiante) qui sont tous impliqués dans la synthèse du glycogène. Tous sont transcrits dans la même direction, ce qui pouvait laisser supposer un effet polaire, ce qui a été éliminé en pratiquant une délétion. S Marroquí et al.; Journal of Bacteriology 183,n°3 (FEB01) 854-864.

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Il existe deux gènes de coproporphyrinogène III déshydrogénase oxygène-indépendante impliqués dans la synthèse du noyau hème chez Bradyrhizobium japonicum. Il s'agit de hemN1 et hemN2. Ce dernier est localisé hors de la région symbiotique du génome. La synthèse du noyau tétrapyrrol part, chez tous les organismes, de l'acide ∂-aminolevulinique. Sept réactions successives mènent ensuite au protohème. La cinquième, la décarboxylation oxydative du coproporphyrinogène III en coproporphyrinogène IX, comporte une alternative chez les bactéries aérobies facultatifs: une coproporphyrinogène III oxydase qui intervient en aérobiose et une coproporphyrinogène III déshydrogénase, complètement différente, en anaérobiose. Or le gène hemN1 n'est apparemment pas fonctionnel et hemN2 l'est. HM Fischer et al.; Journal of Bacteriology 183,n°4 (FEB01) 1300-1311.

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Les Pathogènes des Plantes et les Mécanismes de Défense.###

Des protéines se liant à l'ADN et porteuses du motif WRKY (Trp-Arg-Lys-Tyr) sont induites par les pathogènes ainsi que par l'acide salicylique (SA). Quatre gènes voisins sur le chromosome IV contiennent, quelques centaines de bases en amont de leurs séquences codantes, un nombre anormal de séquences de type W-box [(T)TGAC(C/T)] reconnues par les protéines WRKY. Tous codent des protéines ressemblant à des récepteurs à protéines kinases, et sont induits par une bactérie pathogène ou un traitement par le SA. Les W-box sont nécessaires à cette induction des gènes codant des protéines de défense, mais aussi des gènes régulateurs. L Du et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 837-847.

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La bouffée oxydative, qui provoque l'accumulation d'oxygènes réactifs, est supposée intégrer diverses voies de défense, et induire la nécrose localisée de la réponse hypersensible.

Une lignée transgénique d'Arabidopsis exprimant une fusion gst1:luc (glutathione-S-transférase:luciférase)a été construite pour suivre l'accumulation des oxygènes réactifs et le signal redox correspondant. Cette lignée a permis de le faire lors d'une aggression par une souche de Pseudomonas syringae pv. tomato (Pst) qui est déclenchée lors de l'expression des produits des gènes hrpS et hrpA de Pst.

Cette réponse est indépendante de la voie engagée par l'acide salicylique, le méthyl jasmonate et l'éthylène. JJ Grant et al.; Plant Journal 24 (DEC00) 569-582. Les auteurs constatent, par contre, que la MAPK 48kDa est nécessaire à l'activation des gènes de glutathione-S-transférase et phénylalanine ammonia lyase en réponse à des signaux redox. Il y aurait donc une bifurcation de la voie redox faisant iontervenir au moins une MAPK.

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La petite GTPase Rac du riz, OsRac1, joue un rôle essentiel dans plusieurs résistances du riz, en stimulant la production d'oxygènes réactifs. C'est un composant général des résistances. E Ono et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98 (16JAN01) 759-764.

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Le geminivirus bipartite Tomato golden mosaic virus (TGMV) peut entrainer deux types de symptomes chez Nicotiana benthamiana. La souche classique induit une chlorose généralisée, alors que d'autres souches induisent une chlorose limitée aux nervures des folioles. Chez Datura stramonium, la première induit des déformations foliaires et une chlorose sévère, alors que la seconde ne produit que des plages dispersées de chlorose. Tout ceci est lié à des mutations dans la partie 3' du gène codant la protéine de mobilisation, tout particulièrement en position 288, mais aussi 272. K Saunders et al.; Journal of General Virology 82 (JAN01) 45-51.

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L'une des protéines codées par le Carnation Italian ringspot virus (un virus de l'œillet) est à ciblage mitochondrial. Elle semble provoquer une croissance anormale de la membrane externe de la mitochondrie. L Rubino et al.; Journal of General Virology 82 (JAN01) 29-34.

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Le virus de l'enroulement foliaire de la pomme de terre (potato leafroll virus, PLRV) est transmis par les aphides. Ce serait le passage à travers l'intestin de l'aphide, ici Myzus persicæ, vers l'hémocœle qui serait limitante pour certains variants de ce virus qui sont peu transmissibles. J Rouze-Jouan et al.; Journal of General Virology 82 (JAN01) 17-23.

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Des chercheurs de Davis ont analysé les populations de gènes dont l'expression est activée dans une plante en présence d'une scrofulariacée parasite. En effet ces plantes développent ce que l'on appelle des haustoria lorsqu'elles perçoivent des signaux moléculaires (haustoria-inducing factors, HIF) de la présence de leur plante-hôte. Ils ont commencé par construire une banque soustractive par PCR des cDNAs sur-représentés après induction par HIF dans les racines de la plante parasite. Ils ont identifié près de 90% des fonctions probables de ces gènes par homologie. Enfin ils ont construit des réseaux de ces sondes sur nylon ce qui leur a permis d'analyser ces interactions. MJ Torres et al.; Journal of Cell Biochemistry 80 (FEB01) 203-207.

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Les Plantes recombinantes

L'US Patent 6,187,995 (13FEB01) du National Institute of Agrobiological Resources décrit l'expression d'une thionine d'avoine (voir le bulletin de Février 2000) chez diverses plantes, conférant ainsi au riz une résistance à Xanthomonas oryzae pv. oryzae ainsi qu'à d'autres pathogènes bactériens ou fongiques dont Phytophtora sur pomme de terre. Les auteurs ont caractérisé la protéine et ont cloné son gène. Ce sont de petits polypeptides (5 kDa) riches en cystéine et usuellement basiques. Ils forment des structures très compactes et amphipatiques stabilisées par trois ou quatre ponts disulfures.

Ce qui est amusant dans ce brevet, c'est que les auteurs conviennent que " However, it is not guaranteed that all transgenic plants will become practical and useful plants exhibiting high disease resistance because factors such as the species of the plant, transformation methods, expressed amounts and expression sites of the introduced genes, and influences of the gene products on the plant may vary the disease resistance or impede growth."

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Un nouveau type de protéines ayant une activité antifongique et (en partie) bactéricide, est décrit dans l'US Patent 6 187 904 (13FEB01) de Zeneca. Ces polypeptides ont été isolés de graines de Brassicacées, Composées et Léguminoses, dont Raphanus, Brassica, Sinapis, Arabidopsis, Dahlia, Cnicus, Lathyrus et Clitoria. Toutes présentent une séquence consensus. Les gènes les codant ont été intégrés dans des vecteurs et " Plants transformed with this DNA may be produced…transformed plants will show increased disease-resistance"!!!.

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