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Décembre 2000 n°178
Une version plus complète de ce bulletin est accessible sur le site de l'INRA www.inra.fr. sous son nom dans : Information Scientifique et Technique puis Publications INRA en ligne.

Le signe ### dans cette version papier indique quelques développements supplémentaires ou des commentaires additionnels consultables dans la version électronique.

André BERKALOFF

e-mail : andre.berkaloff@igmors.u-psud.fr
Concepts et Techniques ###

L'analyse à haut débit du métabolisme global d'un organisme par identification de tous les composés présents à un instant donné est à portée de la main, moyennant quelques améliorations techniques, des compromis pour améliorer le débit, et une démarche permettant de rendre intelligibles les monceaux de données ainsi acquises.

Un pas significatif vient d'être accompli par le groupe de Willmitzer de la Max Planck et la société Metanomics de Berlin qui leur est liée. O Fiehn et al.; Nature Biotechnology 18 (NOV00) 1157-1161.###

Ces auteurs ont établi un profil métabolique pour quatre génotypes d'Arabidopsis (deux écotypes, Col-2 et C24, et un mutant de chacun dont présente un phénotype très distinct dgd1 avec une hypersensibilité à la lumière et l'autre quasi-normal, avec un plus grand nombre de stomates). Ils ont identifié 326 métabolites dont la structure chimique d'à peu près la moitié a pu être établie. L'analyse utilise la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC/MS). La méthode décrite permet une analyse de 60 échantillons par jour ouvrable et par personne et disposant de trois appareils GC/MS.

L'hommage rendu à ce travail par les dirigeants de Paradigm Genetics (qui, eux, travaillent avec Perkin-Elmer dans l'analyse fonctionnelle), N Glassbrook et al.; p.1142-1143 est probablement mérité.

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L'analyse systématique de l'expression des gènes du nématode modèle Caenorhabditis elegans a été réalisée par des chercheurs de Genetics Institute et de Harvard. AA Hill et al.; Science 290 (27OCT00) 809-812.

On a prédit l'existence de 19 099 gènes à partir de la séquence totale établie en 1998. Trois réseaux oligonucléotidiques ont servi à suivre les patrons d'expression de 18 791 de ces gènes. L'opération a été réalisée à six stades du développement.

Les auteurs ont évalué la sensibilité de la méthode avec des oligonucléotides synthétisés in vitro introduits dans chaque essai pour permettre le calibrage. Il y a manifestement des problèmes de dilutions des messagers rares par rapport aux plus abondants. Et ceci explique qu'environ 8400 ORFs n'ont jamais été détectées pour cette raison.

Les chercheurs du Sanger Centre à Hinxton ont réprimé par interférence ARN (RNAi) l'expression de près de 90% des gènes identifiés dans le génome de Caenorhabditis elegans. Ils ont ainsi exploré les fonctions des gènes du chromosome I. Ils l'ont fait en faisant ingérer au nématode des bactéries produisant de tels dsARNs et cela marche pratiquement mieux qu'une injection de ces ARNs Tous les gènes ne sont, cependant, pas inactivés. C'est une technique peu coûteuse et efficace pour des analyses à haut débit. AG Fraser et al.; Nature 408 (16NOV00) 325-330. .###

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Des chercheurs du TIGR (The Institute for Genomic Research) publie un protocole optimisant l'analyse des ESTs (Expressed Sequence Tags) et qui reconstruit les gènes à partir des ESTs ou de séquences partielles de gènes. Ces techniques sont disponibles gratuitement. F Liang et al.; Nucleic Acids Research 28 (15SEP00) 3657-3665.

Les chercheurs de Molecular Dynamics et Illumina ont montré, avec des réseaux de sondes basées sur des ORFs (séquences potentiellement codantes) extraites du séquençage humain que les ESTs ne permettent pas de détecter tous les gènes. Trois techniques ont été utilisées pour caractériser les ORFs: Grail (utilisant un réseau neuronal, Genefinder (utilisant le modèle hidden Markoff) et DiCTion (utilisant les transformées de Fourier). SG Penn et al.; Nature Genetics 26 (NOV00) 315-318.

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Utilisant des réseaux constitués de puits dans un élastomère placé sur du verre et examiné au microscope, des chercheurs de Yale ont caractérisé la quasi totalité (119 sur 122) des protéines kinases de la levure Saccharomyces cerevisiae. en utilisant 17 substrats différents. H Zhu et al.; Nature Genetics 26 (NOV00) 283-289.

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Des chercheurs du Scripps Clinic & Research Institute proposent d'utiliser un phénomène photochimique pour le marquage fluorescent. (A Simeononov et al.; Science 290 (13OCT00) 307–313). Les complexes entre des anticorps monoclonaux et du trans-stilbène engendrent une fluorescence bleue intense quand ils sont irradiés. Cette fluorescence est "anormale" car supprimée à basse température. Elle résulte d'une interaction dynamique entre le stilbène et le noyau aromatique d'un tryptophane dans le site de fixation de l'anticorps. Le système n'est pas cher et n'est pas soumis au blanchiment des autres marqueurs fluorescents et le spectre dépend de l'interaction, ce qui le rend polyvalent. Il peut être adapté au séquençage avec des nucléosides à base artificielle dérivatisée avec le stilbène. En fait il peut être utilisé pour beaucoup d'interactions avec des ligands. Voir le commentaire de A Marshall; Nature Biotechnology 18 (NOV00) 1129.

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On vient de décrire un nouveau type de sondes nucléotidiques fluorescentes, qui illuminée par une source monochromatique, répond par une fluorescence modulable. Ce type de sondes est un acide nucléique en épingle à cheveu, celle-ci se déroulant en présence d'une séquence complémentaire. Les sondes classiques de ce type ont un fluorophore à une extrémité et un "quencher " à l'autre, ce qui fait que la fluorescence ne peut avoir lieu que quand la molécule est déroulée. Dans la nouvelle technique, un fluorophore capteur distinct du fluorophore émetteur a été incorporé sur la même sonde, l'énergie étant transférée par résonance de fluorescence entre les deux. Un "quencher" sépare les deux et empêche le transfert en l'absence de cible. Dans le cas contraire, elle réemet plus fortement que les sondes fluorescentes classiques. S Tyagi et al.; Nature Biotechnology 18 (NOV00) 1191-1196.

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Un système de régulation de l'expression génique commandé par la streptogramine est décrit dans M Fussenegger et al.; Nature Biotechnology 18 (NOV00) 1203-1208. Une des limitations du système basé sur la tétracycline est qu'il n'est pas possible de commander indépendamment deux gènes. Le système présenté utilise le répresseur Pip (Pristinamycin-induced protein) qui est codé par l'opéron de résistance à la streptogramine. C'est donc un système PipOFF. Le système donne un bruit de fond inférieur, et une induction relative plus forte que le système TetOFF. Il est compatible avec ce dernier. On peut donc contrôler deux gènes à la fois. Pip a été cractérisé et son gène cloné à partir de Streptomyces coelicolor. .###

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La destruction d'une protéine active permet certaines régulations. On sait que cette dégradation intervient dans les régulations physiologiques comme, par exemple, la destruction de la maltose perméase de Saccharomyces cerevisiae quand le glucose est présent (voir le bulletin de Juin). On vient de montrer qu'il en est de même pour la transcription, mais cette fois pour activer un facteur de transcription (T Hoppe. et al.; Cell 102 (01SEP00) 577–586). .###

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La recombinaison a lieu après la réplication meïotique de l'ADN, et avant la première division meïotique. On sait que quand on bloque ou ralentit la réplication, chez Saccharomyces cerevisiae, on bloque ou ralentit également la recombinaison qui, normalement, commence par une coupure double-brin. Le lien entre les deux est inconnu. Cela est indépendant de tout système de vérification de la réplication, comme celui dépendant de MEC1. Il semble bien que c'est la réplication qui initie le processus de recombinaison. V Borde et al.; Science 290 (27OCT00) 806-809.

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La glycogène synthase kinase 3 (GSK-3) a un nom traître car, si elle exerce bien cette fonction, elle intervient par ailleurs dans bien d'autres mécanismes du métabolisme et du développement ainsi que dans la régulation de l'expression génique. Son activité peut être inhibée par phosphorylation de la sérine 21 de la sous-unité GSK-3 et de la sérine 9 de la sous-unité GSK-3ß par la protéine kinase B (PKB/Akt), qui est une kinase placée en aval de la phosphatidylinositol 3-kinase. On vient de montrer que, dans certaines voies de signalisation, c'est la protéine kinase A (cAMP dépendante) qui intervient à sa place. L'activité de GSK-3 peut donc être modulée par des facteurs de croissance via la voie phosphatidylinositol 3-kinase-protéine kinase B soit par des hormones via des récepteurs couplés aux protéines G associés aux changements de niveau du cAMP. X Fang et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97 (24OCT00) 11960-11965.

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On vient de décrire une technique pour le génotypage de polymorphisme de nucléotides uniques (SNPs). La caractérisation de ces marqueurs du polymorphisme n'est plus un frein, et c'est maintenant les corrélations avec des fonctions ou des déficiences qui sont à l'ordre du jour. Le problème est de les génotyper et les techniques actuelles sont tout au plus utilisables pour les polymorphismes dans un gène donné à la fois. Les auteurs ont inventé une méthode en parallèle (single base extension-tag array on Glass Slides ou SBE-TAGS). Les auteurs ont typé 100 SNPs et obtenu 5 000 génotypes avec une exactitude de 99%. JN Hirschhorn et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97 (24OCT00) 12164-12169.

On vient de souligner, par ailleurs, qu'il est encore difficile d'exploiter les SNPs dans l'étude d'un phénotype précis (sensibilité à une médication par exemple); Ce sont plutôt des combinaisons dans un haplotype qui sont importantes. Voir le commentaire de S Davidson; Nature Biotechnology 18 (NOV00) 1134-1135.

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Il est maintenant possible de visualiser l'expression de gènes dans un organisme entier (la souris en l'occurence) comme le montrent des chercheurs associés à la firme AntiCancer de San Diego.

On détecte la fluorescence de la GFP (Green Fluorescent Protein) avec des caméras électroniques à ccd (charge-coupled device) refroidis pour les images à grande échelle, et à travers un microscope à dissection pour celles à plus faible échelle. Le système a été utilisé pour suivre l'expression de vecteurs adénoviraux exprimant la GFP. M Yang et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97 (24OCT00) 12278-12282.

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Beaucoup de mutants de recombinaison meïotiques ou de synapsis chez la levure de bière sont bloqués au pachytène par un système de vérification du bon déroulement de la meïose. La surexpression du gène NDT80 permet de franchir ce barrage. Il code un facteur de transcription spécifique de la meïose. Il permet de sortir du pachytène et d'entamer la première division. La protéine Ndt80p s'accumule et elle est abondamment phosphorylée durant la meïose normale, mais pas dans les cellules bloquées en pachytène. L'inhibition de son activité est un des mécanismes aboutissant au blocage en pachytène. KS Tung et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97 (24OCT00) 12187-12192.

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Les Productions Végétales ###

Les gènes et les génomes

Dans le but de caractériser des gènes par leur fonction, des chercheurs de Berkeley ont stimulé et utilisé la dispersion des éléments Ds du maïs chez l'orge grâce à un plasmide porteur de la transposase de l'élément complet Ac et d'un gène de sélection négative, codA de choline oxydase, ainsi qu'un plasmide porteur des répétitions inversées de Ds encadrant le gène bar de résistance à la phosphinothricine.

La démonstration d'une excision fréquente de Ds, a été faite avec un gène marqueur uidA (codant la ß-glucuronidase) interrompu par Ds, exprimé de façon transitoire, chez des plantes exprimant de façon stable la transposase. Des croisements ont ensuite été effectués pour rassembler les éléments du système. On n'observe que peu de transpositions à la première génération mais parmi les F2, 47% montraient une mobilisation de Ds, et à la F3 75% des Ds avaient été insérés au voisinage du point d'excision et 25% à distance. T Koprek et al.; Plant Journal 24 (OCT00) 253-263.

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Le gène Constans est en rapide évolution au sein des Brassicacées, alors que l'ancêtre est daté d'avant la séparation des Gymno- et Angiospermes. Les mutations non synonymes y sont, en effet, très nombreuses. Elles sont, par ailleurs, inégalement réparties selon les domaines de la protéine. U Lagercrantz et al.; Molecular Biology and Evolution 17 (OCT00) 1499-1507.

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La Transformation

Des chercheurs de Pennsylvania State University ont réalisé la transformation du champignon de couche Agaricus bisporus. par Agrobacterium. Ils transforment des cellules des lamelles du chapeau. X Chen et al.; Applied and Environmental Microbiology 66 (OCT00) 4510-4513.

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L'expression génique

Les défenses généralisées à toute la plante (défense systémique) contre le virus X de la pomme de terre sontl'homologue de l'extinction post transcriptionnelle des transgènes par les ARNs (posttranscriptional gene silencing ou PTGS). Le groupe de Baulcombe a montré que ces deux systèmes sont deux branches d'un même mécanisme. Ils aboutissent, tous deux à la production de petits ARNs de 25 nucléotides correspondant à la séquence qui va être inactivée. De ces deux branches, l'une est spécifique du PTGS causé par la présence du virus, et n'est pas affectée par p25, tandis que la seconde est commune au PTGS causé par le virus et par les transgènes et responsable des effets systémiques. La protéine de mobilisation du virus X de la pomme de terre empêche la diffusion dans la plante de ce dernier signal O Voinnet et al.; Cell 103 (29SEP00) 157-167.

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Un activateur de transcription chimérique, XVE, est constitué par une fusion du domaine liant l'ADN du répresseur bactérien LexA (le X), du domaine de transactivation classique VP16 de l'herpes simplex virus (le V) et de la région régulatrice du récepteur humain des œstrogènes, le tout placé sous la commande d'un promoteur fort. Il agit sur des répétitions en tandem de l'opérateur LexA placé en amont d'un promoteur minimal. C'est un dérivé, pour la partie XV, d'un système animal mis au point par des chercheurs allemands (DM Nettelbeck et al.; Gene Therapy 5 (DEC98) 1656-1664 analysé dans le bulletin de Mai 1999).

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Le Développement

On trouvera dans D Jackson; Current Opinion in Plant Biology 3 (OCT00) 394-399, une revue sur le progrès récents dans nos connaissances sur le fonctionnement des plasmodesmes.

Au delà du transfert, grâce aux protéines de mobilisation des complexes viraux, de nombreuses protéines, (notamment du phloème, mais aussi le facteur de transcription KNOTTED1 KN1), transitent par les plasmodesmes. La revue discute des mesures du seuil d'exclusion, notamment à partir de protéines comme la GFP (Green Fluorescent Protein). Ce seuil , dans le cas du phloème, varie d'ailleurs selon que le tissu est source ou puit dans un transfert. On ne sait que très peu sur ce sujet dans les méristèmes (source de KN1 par exemple). Il est cependant clair que les flux ne sont pas passifs, mais dirigés. La revue porte surtout sur les protéines des plasmodesmes qui interagissent avec les macromolécules qui transitent. La question est de savoir si toutes font intervenir un même appareil. Pour l'instant, il semble que les protéines virales de mobilisation et KN1 interagissent avec un composant commun, soit une chaperone, soit un récepteur. On se préoccupe également des mécanismes activant le transfert. C'est le cas de myosines non conventionnelles et de la centrine, protéine fixant le Ca2+ comme la calréticuline. Cette liaison avec le calcium doit être associée au fait que des modifications de sa concentration changent la perméabilité des plasmodesmes en quelques secondes. Ces échanges ont des conséquences, notamment des actions à distance, comme la synchronisation des mitoses entre cellules communicantes. Les ARNs viraux ne sont pas les seuls véhiculés à travers les plasmodesmes. Certains ARNs constituants des signaux développementaux utilisent également cette voie, probablement associés à des protéines. L'extinction post transcriptionnelle systémique de gènes (PTGS) utilise probablement la même voie, avec de petits ARNs véhiculés par le phloème.

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Le mutant frl1 d'Arabidopsis, à pétales et sépales dentelés, vient d'être caractérisé par des chercheurs japonais. Les autres organes sont normaux. La mutation entraîne non seulement ce phénotype macroscopique, mais également une endoréplication anormale dans les noyaux. La mutation influe sur le nombre de divisions. Des double-mutants avec les mutants homéotiques apetala3-1 ou agamous induisent des phénotypes additifs. Y Hase et al.; Plant Journal 24 (OCT00) 21-32.

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L'éthylène entraîne la mort par apoptose des couches épidermique de la racine en face des points d'émergence des racines adventices du riz, au niveau des nœuds. Cette émergence a lieu quand la plante est immergée, mais aussi lorsqu'on applique le précurseur de la production d'éthylène ACC (1-aminocyclopropane-1-carboxylate) et cesse si on applique un antagoniste de l'éthylène. H Mergemann et al.; Plant Physiology 124 (OCT00) 609-614.

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La Reproduction

L'hydratation des grains de pollen à la surface et à partir des stigmates est un élément essentiel de la germination du grain. Ces transferts d'eau font usuellement intervenir des aquaporines. Il n'en est, apparemment, rien dans le cas des cellules des papilles stigmatiques et du grain de pollen du colza, bien que deux gènes d'aquaporines aient été identifiés, Bo-PIP1b1 et Bo-PIP1b2 (Bo pour Brassica oleracea). Ce sont les cellules situées sous la couche épidermique, qui ne sont pas au contact du grain de pollen, qui expriment Bo-PIP1b2. M Marin-Olivier et al.; Plant Journal 24 (OCT00) 231-240. Cela n'indique, cependant, pas ce qui peut se passer côté pollen.

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Les lipides à très longues chaînes acylées (>28 C) sont des constituants des cires épidermiques des Brassicacées, ainsi que de la paroi de leurs grains de pollen. Leur production dépend de gènes CER, mais on vient de montrer que la formation des cires du grain de pollen répondent un peu différemment des autres. Le gène CER6 présente un suppresseur intragénique qui supprime au moins partiellement les mutations à effet pollinique, mais pas ceux des autres cires. La protéine codée par CER6 ressemble aux enzymes de condensation des acides gras. CER6 est homologue de CUT1, un cDNA qu'on cartographiait sur un autre chromosome. En fait c'est un autre gène homologue, maintenant dénommé CER60, qui code le cDNA CUT1. A Fiebig et al.; Plant Cell 12 (OCT00) 2001-2008.

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La Physiologie des Plantes

On trouvera dans T Sun; Current Opinion in Plant Biology 3 (OCT00) 374-380, une revue sur les progrès récents dans le domaine des voies de signalisation dépendant des gibberellines (GA). Voir également le compte rendu de R Jones et al.; Trends in Plant Sciences 5 (AUG00) 320, mentionné dans le bulletin d'Octobre que cet article complète bien.

C'est surtout sur les signaux dans l'aleurone des céréales que les recherches ont porté sur les récepteurs d'une part et sur les gènes induits de l'autre, tout particulièrement sur la production des -amylases utilisées comme marqueurs. Deux protéines liant les GA ont été caractérisées à la surface des cellules caulinaires et de l'aleurone. On trouve par ailleurs d'autres protéines solubles dans le cytoplasme. Il reste à établir leurs fonctions.

On recherche les second messagers impliqués dans la transmission du signal. Un agoniste des G-protéines trimériques mime l'effet du GA sur la production et la sécrétion des –amylases et ces dernières sont donc impliquées. D'autres acteurs, notamment le Ca2+ et les protéines à domaine calmoduline interviennent seulement sur la sécrétion.

Les mutants de réponse au GA ont soit une réponse excessive (GA overdose) comme chez les mutants slender (allongés) soit une réponse atténuée ou absente avec nanisme (GA unresponsive dwarfs) et germination altérée. Mais comme le GA n'est pas le seul responsable de la croissance ces mutants doivent être analysés avec soin. C'est pourquoi on s'adresse à la production des -amylases dans l'aleurone des cérales.

On a isolé des mutants nains chez le riz (d1 voir plus bas), l'orge (gse pour GA-sensitivity) et chez Arabidopsis (sly1 pour sleepy1) qui ressemblent aux mutants "leaky" (cad à expression résiduelle) de biosynthèse de GA. Ces mutants sont récessifs et doivent être des régulateurs positifs de la transmission du signal. Le gène D1 a été cloné et code une des sous-unités  d'une G-protéine. SLN agit probablement en aval de GSE dans cette voie (voir également l'article suivant). On ne devrait pas tarder à cloner ces deux gènes.

Un autre gène impliqué dans l'affaire est PKL (Pickle) d'Arabidopsis. Il intervient vraisemblablement dans l'effet du GA sur la différenciation de la racine lors de la germination. Il a été cloné et code une protéine complexe avec un chromodomaine (chromatin-organization modifier) un domaine de fixation sur l'ADN et un domaine hélicase/ATPase caractéristique des protéines réprimant la transcription.

Les mutants slender ont une croissance indépendante du GA. On en connaît chez le pois (la et crys) et l'orge (avec le prototype sln), ou partiellement dépendante chez Arabidopsis avec spy (pour spindly) et rga (pour repressor of ga1-3) ou la tomate avec procera. Toutes ces mutations sont récessives et doivent affecter des régulateurs négatifs cette fois.

Les gènes SPY et RGA d'Arabidopsis ainsi que HvSPY de l'orge ont été clonés et caractérisés. SPY est une protéine ressemblant beaucoup à des O-linked N-acétylglucosamine (O-GlcNAc) transférases (OGT) mammaliennes, c'est à dire une enzyme de glycosylation. Sa fonction a été confirmée par expression dans des cellules d'insectes. RGA réprime apparemment la transmission des signaux GA.

On a caractérisé une famille d'au moins 33 protéines régulatrices de ces voies que l'on appelle GRAS (pour GAI, RGA, SCARECROW, rien à voir avec les organismes et molécules dites GRAS en alimentation). Ce sont apparemment des régulateurs de transcription. Les mutants gai-1 d'Arabidopsis (pour GA-insensitive-1), Rht1–3 du blé (pour Reduced height 1–3) , D8 et D9 du maïs accumulent le GA1. Les mutations Rht, qui ont permis la révolution verte, sont maintenant présentes dans la quasi-totalité des cultivars de blé commercialisés.

Ces mutations sont semi-dominantes (gain de fonction), et leur fonction exacte a pu être établie grâce aux suppresseurs intragéniques et au clonage des gènes.

Les suppresseurs intragéniques sont des allèles à perte de fonction qui restaurent le phénotype normal. On a ainsi pu montrer que GAI est probablement un régulateur négatif de la réponse au GA.

Les protéines GRAS possèdent un domaine central (VHIID, d'après le code des amino-acides du motif) et C-terminal (RVER) très conservés. Le domaine N-terminal diffère et confère probablement la spécificité de ces diverses protéines. RGA et GAI, qui sont les plus étudiées, sont plutôt des co-régulateurs car elles ne possèdent pas de domaine liant l'ADN. L'un des facteurs de transcription intervenant est GAMYB. Elles possèdent toutes deux un motif DELLA (d'après le code des amino-acides) dans la partie N-terminale. Les mutants gai-1 présentent une délétion en phase (ne perturbant pas la lecture en aval) dans cette région, or il y a gain de fonction qui indique que c'est un répresseur dans sa version normale. Les gènes Rht-B1 et Rht-D1 du blé et le gène d8 du maïs, ainsi que Slender du riz et de l'orge sont des orthologues (copies dans des espèces différentes) de RGA et GAI. Ils présentent chez les mutants étudiés des délétions internes ou N-terminales du motif DELLA.

Les séquences de nouveaux gènes de ce type sont identifiées au fur et à mesure que le génome d'Arabidopsis est décrypté.

Un motif correspondant à la fixation d'une phosphotyrosine (domaine SH2) est présent chez ces protéines, et fait penser aux domaines liant les protéines régulatrices STAT (signal transducers and activators of transcription) des animaux. On étudie, évidemment, les gènes commandés par ces facteurs, mais on est encore loin de les connaître tous. Seuls les gènes d'–amylases ont été étudiés avec quelque détail.

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Le mutant nain, d1, du riz présente un défaut dans la sous-unité de la protéine G hétérotrimérique. L'induction par le GA de l'activité -amylasique dans l'aleurone et de l'élongation des nœuds est très réduite chez ces mutants. Le gène d'amylase Ramy1A, et du facteur de transcription induit par GA3, OsGAMYB (voir plus haut) ont une expression réduite chez ces mutants. Il est, cependant, possible de forcer la production de l'amylase par de fortes doses de GA. M Ueguchi-Tanaka et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97 (10OCT00) 11638-11643. Les résultats suggèrent, cependant, qu'il doit exister une autre voie de signalisation sensible au GA qui ne passe pas par la G-protéine, voie qui serait moins sensible que celle utilisant cette protéine.

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La synthèse de l'acide jasmonique (JA) dépend de l'allène oxyde cyclase (AOC) qui catalyse la formation du bon stéréoisomère précurseur OPDA (cis(+)12-oxophytodienoic acid). Son gène vient d'être cloné et son expression analysée chez la tomate. Le messager s'accumule surtout dans les racines, les hampes et bourgeons floraux. JA, OPDA et le conjugué isoleucine-JA s'accumulent en parallèle. Dans la hampe florale, c'est surtout le JA qui s'accumule, tandis que dans le pistil c'est l'OPDA. Dans les différents organes de la fleur les niveaux respectifs sont donc variés. On peut observer la même chose au sein d'un organe. Ainsi l'AOC est présente dans les ovules, le tissu conducteur du style et les faisceaux vasculaires. La production périvasculaire joue peut-être un rôle dans la gestion de la systémine et des défenses liées. B Hause et al.; Plant Journal 24 (OCT00) 113-126.

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Les étapes finales de la production de l'acide abscissique et de l'auxine font intervenir des aldéhydes oxydases. On vient de caractériser les gènes de trois de ces enzymes chez la tomate (TAO1, TAO2 et TAO3), ainsi que deux pseudogènes. X Min et al.; Biochimica et Biophysica Acta 1493 (02OCT00) 337-341.

TAO1 est surtout exprimé dans les tissus végétatifs, tandis que TAO2 l'est dans les tissus végétatifs et reproducteurs. Les auteurs n'ont pa pu caractériser l'expression de TAO3 par hybridation Northern.

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La caractérisation de nouveaux mutants du gène du phytochrome B2 (phyB2) a permis de clarifier le rôle de ce capteur dans la photomorphogenèse de la tomate, et notamment les interactions physiologiques entre phytochrome A (phyA), phytochrome B1 (phyB1) et phyB2. La suppression des trois laisse encore une réponse résiduelle assez forte au rouge lointain. L'un des deux autres phytochromes, au moins, a donc un rôle.

La perte de phyB2 n'a guère d'effet sur le développement de plantes sans phyA fonctionnel. Chez des plantes sans phyB1, elle renforce le phénotype pâle et allongé. En lumière rouge continue la dé-étiolation démontre une redondance entre phyB2 et phyB1. Dans ces conditions, phyA agit indépendamment de phyB1 et phyB2 en ce qui concerne l'élongation de l'hypocotyle, mais s'oppose à phyB1 pour la production des anthocyanes. Sous forte irradiation rouge phyB1 et phyB2 gouvernent la totalité des réponses anthocyane. Curieusement la réponse sous faible irradiation dépendant de phyA est également réduite chez les double-mutants phyB1/phyB2. phyB1 et phyB2 semblent donc intervenir sur l'activité phyA dans ces conditions. JL Weller et al.; Plant Journal 24 (NOV00) 345-356.

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A basse température, Arabidopsis est confrontée à une pénurie de phosphate pour la photosynthèse, la production de saccharose étant freinée et les intermédiaires phosphorylés s'accumulant. Utilisant des mutants pho1-2 et pho2-1 qui présentent, respectivement une dépression et un accroissement du phosphate dans les tiges, on a pu montrer, que la plante accroît, au froid, sa production foliaire de Rubisco et modifie l'expression des autres enzymes du cycle de Calvin pour minimiser la séquestration du phosphate dans les intermédiaires du métabolisme, et accroît la production des enzymes de production du saccharose. V Hurry et al.; Plant Journal 24 (NOV00) 383-396.

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Une mutation dans un nouveau gène de dihydrodipicolinate synthase d'Arabidopsis vient d'être caractérisée par des chercheurs de l'INRA à Versailles et Cadarache. La mutation de ce gène qui a permis son identification, entraîne une baisse de production de lysine et une accumulation toxique de thréonine et de ses dérivés. Un défaut dans les voies du pyruvate et de l'aspartate dans l'apex racinaire est en cause. C Sarrobert et al.; Plant Journal 24 (NOV00) 357-368.

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Des chercheurs romains et strasbourgeois ont amélioré la production de lycopène et de son dérivé cyclisé, le ß-carotène, au cours de la maturation de la tomate. On trouve, normalement, surtout du lycopène et un peu de ß-carotène. Ils ont donc construit des montages permettant de surexprimer ou sous exprimer la lycopène ß-cyclase dans le seul fruit. C Rosati et al.; Plant Journal 24 (NOV00) 413-420.

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Les Réserves des Plantes

La condensation des acides gras est réalisée par addition séquentielle de C2 apportés par la malonyl-ACP (malonyl-acyl carrier protein) sur la chaîne en cours d'élongation, elle-même estérifiée (greffée) sur l'ACP. La réaction a lieu dans les chloroplastes.

La 3-cétoacyl-acyl carrier protein synthase (KAS) III intervient dans la première réaction réalisée par la fatty acid synthase (FAS) de type II, utilisant acétyl CoA et malonyl-ACP comme substrats. La KAS III des embryons de Cuphea wrightii qui, comme tous les Cuphea produit des acides gras à chaînes courtes, est fortement inhibée par les acyl-ACP à chaînes moyennes. Mais le site de fixation de ces inhibiteurs (lauroyl-ACP, par exemple) est distinct de ceux des substrats de l'enzyme. Il a été identifié par délétion et substitution et c'est l'heptapeptide G290NTSAAS296.

Cette opération de désensibilisation a été réalisée pour améliorer la production d'huiles à courtes chaînes par Cuphea lanceolata (acides gras normalement en 8:0 à 10:0) ou à chaînes moyennes par le colza (essentiellement en C18). Cela marche. A Abbadi et al.; Plant Journal 24 (OCT00) 1-9.

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Les ACP désaturases sont une famille d'enzymes solubles intervenant dans la production d'acides gras monoinsaturés. Les ACP désaturases spécifiques des acides gras en C14 et C16 de plantes peuvent complémenter des mutants fabA/fadR d'E.coli déficients dans la synthèse des acides gras insaturés. Les ∆9-stéaroyl (18:0)-ACP désaturases ne complémentent, par contre, pas ces mutants

Cette spécificité de longueur résulte de déséquilibres dans les pools de substrats: assez de C14 et C16 acyl-ACPs et pas assez de C18 acyl-ACP chez E.coli.Ce déséquilibre permet d'isoler des mutants de ∆9-18:0-ACP désaturase de ricin avec une spécificité accrue pour les C14 et C16 acyl-ACPs. On trouve souvent, parmi eux, la substitution G188L. L'expression de ces gènes mutants chez Arabidopsis permet une accumulation (jusqu'à plus de 25%) d'acides gras monoinsaturés inusuels.

On sait que chez le ricin le remplacement de la leucine118 et de la proline 179 par deux acides aminés plus volumineux, phenylalanine et isoleucine, respectivement, rend l'enzyme plus active sur les ACP 16:0 au lieu de l'ACP 18:0. EB Cahoon et al.; Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 97 (24OCT00) 12350-12355.

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Des chercheurs du Plantech Research Institute ont supprimé, chez le riz, l'expression des gènes Waxy par des antisens sous la commande d'un promoteur fort, celui du gène de l'alcool déshydrogénase 1 du maïs. Ils ont observé dans certains lignées la suppression attendue de l'amylose et la production d'un riz ressemblant au riz glutineux, avec son albumen blanc opaque. R Terada et al.; Plant Cell Physiology 41 (JUL00) 881-888. ###

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Des chercheurs d'Amiens ont exprimé, chez la pomme de terre, une enzyme bifonctionnelle -amylase/glucose isomérase sous la commande du promoteur de l'amidon synthase granulaire (granule-bound-starch synthase). Ceci entraîne la production directe de fructose dans des purées par chauffage pendant 45 minutes à 65°. C'est en effet une -amylase de Bacillus stearothermophilus et une glucose isomérase de Thermus thermophilus thermostables qui ont été fusionnées. Les auteurs n'ont, de ce fait, noté aucun effet néfaste sur les plants transgéniques. A Beaujean et al.; Biotechnology & Bioengineering 70 (05OCT00) 9-16.

Un article similaire, mais sur le modèle tabac et ne visant que la production de glucose directement dans la plante récoltée, est paru avec R Montalvo-Rodriguez et al.; Biotechnology & Bioengineering 70 (20OCT00) 151-159. Ces auteurs utilisent des –glucosidases ou ß-glycosidases de l'archée Sulfolobus solfataricus.

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On trouvera dans R Montalvo-Rodriguez et al.; Biotechnology & Bioengineering 70 (20OCT00) 151-159, un article sur l'autohydrolyse des polysaccharides de plantes utilisant des transgènes d'enzymes hyperthermophiles.

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La sucrose-phosphate synthase (SPS) est un enzyme régulatrice du métabolisme et de la
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