Μελέτες στη Μεσογειακή μύγα έχουν οδηγήσει στον χαρακτηρισμό πέντε άρρενο-ειδικών πρωτεϊνών (MSSPs) οι οποίες είναι ομο- και ετερο- διμερή δύο συγγενών, τύπου α και β, πολυπεπτιδίων (MSSP-α και –β). Τα πολυπεπτίδια αυτά κωδικοποιούνται από τουλάχιστον 7 γονίδια τα οποία με βάση την ομοιότητα των αλληλουχιών τους κατατάσσονται σε 3 ομάδες: msspα (α1 και α2), msspβ (β1, β2 και β3) και msspγ (γ1 και γ2). Λειτουργική ανάλυση των υποκινητών των γονιδίων msspα2 και msspβ2 έδειξε ότι το γονίδιο msspα2 εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα στο λιπώδη ιστό των ενήλικων αρσενικών ατόμων ενώ το γονίδιο msspβ2 εκφράζεται σε χαμηλά επίπεδα στο έντερο και των δύο φύλων. Με στόχο την αρρενο- ειδική υπερέκφραση τής αλκοολικής αφυδρογονάσης τής D. melanogaster σε άτομα C. Capitata για την κατασκευή ενός Στελέχους Διαλογής Φύλου στη Μεσογεική μύγα στο οποίο παρουσία υψηλών επιπέδων αλκοόλης θα πεθαίνουν τα θηλυκά άτομα, ενώ τα αρσενικά θα επιβιώνουν, κατασκευάστηκαν διαγονιδιακά στελέχη τα οποία έφεραν το γονίδιο DmadhFAST υπό τον έλεγχο της περιοχής -522/+37 (α2PL) του γονιδίου msspα2. Η κατασκευή των διαγονιδιακών στελεχών έγινε με γενετικό μετασχηματισμό χρησιμοποιώντας το σύστημα μετασχηματισμού Minos. Από την ανάλυση 9 μετασχηματισμένων σειρών σε επίπεδο RNA (Northern ανάλυση και RT-PCR) και σε επίπεδο πρωτεΐνης (Western ανάλυση και Adh assay) προέκυψαν τα εξής συμπεράσματα: α) Ο υποκινητής α2PL είναι κατάλληλος για υψηλή φύλο-ειδική έκφραση διαγονιδίων στα ενήλικα αρσενικά άτομα της Μεσογειακής μύγας και β) Το γονίδιο της ADH της D. melanogaster πιθανόν δεν είναι το κατάλληλο γονίδιο επιλογής για τη δημιουργία στελεχών γενετικού διαχωρισμού του φύλου στη Μεσογειακή μύγα. Επιπλέον, στην παρούσα διατριβή επιλέχθηκε να μελετηθεί ο τρόπος έκφρασης του γονιδίου msspβ1. Όπως και με το msspα2 γονίδιο μελετήθηκε η λειτουργία του msspβ1 γονιδίου, in vivo, σε μετασχηματισμένες σειρές χρησιμοποιώντας το τμήμα -485/+35 (β1PL) του υποκινητή και το γονίδιο lacZ ως γονίδιο αναφοράς. Οι αναλύσεις έκφρασης του διαγονιδίου lacZ, τόσο στο επίπεδο του RNA (RT-PCR) όσο και στο επίπεδο της πρωτεΐνης (β-gal assay), σε 7 διαφορετικές σειρές έδειξαν ότι το τμήμα β1PL είναι αρκετό για την ορθή χρονο- ειδική έκφραση του διαγονιδίου σύμφωνα με το φυσιολογικό πρότυπο έκφρασης των mssp-α και -β γονιδίων, εντούτοις, δεν παρουσιάζει αυστηρά άρρενο-ειδικό πρότυπο έκφρασης, αν και η έκφραση στα αρσενικά άτομα ήταν εντονότερη από ότι στα θηλυκά. Από τη σύγκριση των επιπέδων μεταγραφής του διαγονιδίου lacZ υπό τον έλεγχο του υποκινητή β1PL με εκείνα του διαγονιδίου DmadhFAST υπό τον έλεγχο του υποκινητή α2PL, φαίνεται ότι η ισχύς του υποκινητή του γονιδίου msspβ1 είναι εκατοντάδες φορές μικρότερη από εκείνη του msspα2. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με προηγούμενη μελέτη υποδηλώνουν ότι το δεύτερο γονίδιο mssp που εκφράζεται σε υψηλά επίπεδα και με αρρενο-ειδικό τρόπο θα πρέπει να είναι το msspβ3 γονίδιο ή κάποιο άλλο mssp γονίδιο του οποίου το προϊόν είναι ένα MSSP πολυπεπτίδιο τύπου β. / Studies in the medfly have led to the characterization of five male-specific serum proteins (MSSPs) that are homo- and hetero- dimmers of two major polypeptide types, MSSP-α and –β. These polypeptides are coded by at least 7 distinct genes which, based on their homology, are classified in three subgroups, MSSP-α (α1 and α2), MSSP-β (β1, β2 and β3) and MSSP-γ (γ1 and γ2). Functional analysis of the msspa2 and msspβ2 promoters showed that msspa2 is expressed in high levels in the fat body of adult male individuals, whereas msspβ2 is expressed in low levels in the midgut of both sexes. In order to overexpress in a male-specific manner the D. melanogaster alcohol dehydrogenase (ADH) in C. capitata for the construction of a Genetic Sexing Strain (GSS) in the medfly, which in the presence of high alcohol concentration will lead to the death of female and the survival of the male individuals, we constructed transgenic medfly strains using DmadhFAST under the control of the -522/+37 fragment (α2PL) of the msspa2 promoter, via Minos-mediated germline transformation. The RNA analysis (Northern and RT-PCR) and the protein analysis (Western and Adh assay) of 9 transgenic strains showed that: a) The α2PL fragment is sufficient for high levels of male-specific expression of transgenes in the medfly and b) The D. melanogaster ADH gene may not be the appropriate gene for the construction of GSS strains in the medfly. In addition in the present study we performed functional analysis of the msspβ1promoter in vivo in medfly transgenic adults generated by Minos-mediated germ line transformation. For this analysis we used the -485/+37 fragment of the msspβ1 promoter and the lacZ reporter gene. The RNA analysis (RT-PCR) and the protein analysis (b-gal assay) performed on 7 transgenic strains showed that the β1PL fragment is sufficient for the proper time-specific expression of the transgene in accordance to the expression pattern of mssp-a and –β genes, not in male-specific manner, although the level of expression in males was higher than in females. The comparison of the expression levels of the lacZ and the DmadhFAST transgenes showed that the α2PL promoter fragment is a hundred time stronger than the β1PL. These results indicate that msspβ3 or another β type mssp gene may be expressed in high levels in the male adults of the medfly.

Les furanocoumarines (FCs) sont des métabolites secondaires principalement synthétisés chez quatre familles botaniques et dérivent de la voie de biosynthèse des phénylpropanoïdes. Ces phytoalexines interviennent dans les processus de défense de la plante et présentent un fort potentiel thérapeutique. Des travaux réalisés dans les années 1960 sur des cultures cellulaires en parallèle de l’utilisation de précurseurs radiomarqués ont permis de démontrer que de nombreuses enzymes impliquées dans cette voie appartenaient à la famille des cytochromes P450 (P450s). Seules deux d’entre elles avaient pu être identifiées d’un point de vue moléculaire au début de ce travail de thèse. Afin de générer des informations concernant le génome de plantes productrices de FCs, nous avons fait séquencer les ARNm extraits de feuilles de Pastinaca sativa, de Ruta graveolens et de Cullen cinereum. L’analyse in silico de ces trois banques de données a permis d’identifier près de 800 fragments d’ADNc codants pour des P450s. Des travaux antérieurs réalisés au laboratoire et l’analyse comparative des transcriptomes de ces 3 plantes nous ont amenés à nous focaliser sur la sous-famille CYP71AZ au travers d’une étude fine de CYP71AZ3 et CYP71AZ4. La caractérisation fonctionnelle de ces enzymes a été réalisée dans un système d’expression hétérologue eucaryote : Saccharomyces cerevisiae. Les résultats obtenus ont permis de montrer que CYP71AZ4 avait une spécificité de substrat assez large puisqu’elle pouvait métaboliser au moins une FC et 4 coumarines. L’analyse et la comparaison des constantes cinétiques pour chacun de ces substrats indiquent néanmoins que le psoralène est le substrat préférentiel. La caractérisation fonctionnelle de CYP71AZ3 a mis en évidence que cette enzyme pouvait hydroxyler l’esculétine, une coumarine, mais ne jouait aucun rôle dans la synthèse de FCs. Ces travaux mettent en évidence la diversité fonctionnelle au sein d’une même sous-famille enzymatique et permettent d’émettre des hypothèses nouvelles quant à l’apparition de cette voie de biosynthèse chez les Apiacées d’une part, et chez les autres familles botaniques d’autre part / Furanocoumarins (FCs) are secondary metabolites mainly synthetized in four botanical families deriving from the phenylpropanoid biosynthetic pathway. These phytoalexins are involved in plant defense mechanisms and present strong therapeutic potential. Early studies in the 1960s based on cell cultures and the use of radiolabeled precursors have shown that many enzymes involved in this pathway belong to the cytochrome P450 family (P450s). Only two of them had been identified from a molecular point of view at the beginning of this thesis. In order to generate information regarding the genome of plants producing FCs, we sequenced the mRNA extracted from leaves of Pastinaca sativa, Ruta graveolens, and Cullen cinereum. In silico analysis of these three libraries identified nearly 800 cDNA fragments encoding for P450s. Previous studies in the laboratory and comparative transcriptome analysis of these three plants have led us to focus on the subfamily CYP71AZ through a detailed study of CYP71AZ3 and CYP71AZ4. Functional characterization of these enzymes was performed in an eukaryote heterologous expression system: Saccharomyces cerevisiae. The results showed that CYP71AZ4 had a broad substrate specificity enough as it could metabolize one FC and 4 coumarins. The analysis and comparison of the kinetic constants for each of these substrates indicate, however, that the preferred substrate is psoralen. The functional characterization of CYP71AZ3 showed that this enzyme could hydroxylate esculetin, a coumarin, but played no role in the synthesis of FCs. This study highlights the functional diversity within a single enzyme subfamily and allows to issue new hypotheses about the emergence of this biosynthetic pathway in Apiaceae on one hand, and among other botanical families on the other hand