The final step of secretion termed exocytosis is mediated by the exocyst complex. The exocyst is an evolutionary conserved protein complex that tethers secretory vesicle to the target membrane and consists of eight subunits: Sec3, Sec5, Sec6, Sec8, Sec10, Sec15, Exo84, and Exo70. Sec15 exocyst subunit was previously shown to connect the rest of the exocyst complex with a secretory vesicle in yeast, mammals and fruit fly via interaction with Rab GTPase and GEF of Rab GTPase. Here, I show that plant SEC15B potentially functions in evolutionary conserved manner. First, two mutant lines of Arabidopsis thaliana sec15b mutant were tested in characteristics typical for other exocyst mutants. Although some characteristics reach certain level of plasticity, both sec15b-1 and sec15b-2 show similar tendencies, which are mostly consistent with defects with other mutants in exocyst subunits. sec15b-1 has been determined as a stronger allele that is defective in formation of seed coat, elongation of etiolated hypocotyl, growth of stem and primary root, establishment of axillary branches and lateral roots, diameter of rosette and, unexpectedly, growth of pollen tubes. Phenotype of sec15b-1 was rescued by insertion of SEC15B gene under SEC15B promotor. Second, complementation test showed that SEC15B and SEC15A are...

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Au cours du développement des végétaux, de l’établissement de l’identité cellulaire des premiers organes au guidage du tube pollinique, la communication cellule à cellule est d’une importance capitale. En réponse, les voies de signalisation moléculaires sont élaborées pour la perception d’un signal extérieur et la transduction en une réponse génique via une cascade intracellulaire. Les récepteurs kinases font partie des protéines perceptrices des stimuli et constituent chez les plantes une catégorie de protéines avec une occurrence considérable, mais dont très peu d’informations détaillées sont disponibles à ce jour. Une famille de récepteurs kinases chez Arabidopsis thaliana, AtORK11 (Arabidopsis thaliana Ovule Receptor Kinase 11), a été identifiée par orthologie à un récepteur spécifique aux ovaires chez une solanacéee sauvage, Solanum chacoense. La fonction présumée de cette famille de récepteurs kinases de type leucine-rich repeat, suggérée par son patron d’expression, implique les événements relatifs au développement des gamétophytes et à la reproduction. Afin de caractériser la fonction des quatre gènes de la famille (AtORK11a, AtORK11b, AtORK11c et AtORK11d) une stratégie d’analyse de mutants d’insertion de l’ADN-T et d’évaluation du mode d’action par complémentation bimoléculaire par fluorescence (BiFC) a été entreprise. Aucune fonction précise n’a pu être attribuée aux doubles mutants d’insertion, par contre la surexpression d’une construction dominante négative indique un rôle dans le développement gamétophytique. Il a aussi été démontré que les quatre récepteurs peuvent interagir par homodimérisation aussi bien que par hétérodimérisation. Une hypothèse de redondance fonctionnelle est ainsi mise à jour parmi la famille des gènes AtORK11. / Cell to cell communication is paramount during plant developmental processes, from cellular identity in early organogenesis to pollen tube guidance. In response to this requirement, molecular cell signalling is used to perceive an external signal and transduce the response by an intracellular signalling cascade leading to specific gene activation. The sensing protein is typically a receptor kinase, which will transduce the stimulus by phosphorylation of a cytoplasmic interaction partner. Although plant receptor kinases represent the largest protein kinase family, only handfuls are well characterized. By sequence identity (orthology), a family of leucine-rich repeat receptor kinases from Arabidopsis thaliana was identified as AtORK11 (Arabidopsis thaliana Ovule Receptor Kinase 11). Based upon previous results from its ortholog in Solanum chacoense, the ovary- specific ScORK11 receptor kinase, we hypothesized that members of the AtORK11 receptors would be involved in gametophyte development and reproduction. In order to characterize the role of the four family members (AtORK11a, AtORK11b, AtORK11c and AtORK11d), a T-DNA insertional mutant strategy was undertaken, as well as bimolecular fluorescence complementation assays (BiFC). No precise function could be assigned to the double mutants although a dominant negative strategy revealed an involvement in gametophytic development. It was also shown that all of the receptors could form homodimers as well as heterodimers in a heterologous system, suggesting high functional redundancy for the AtORK11 family.

ABSTRACT The xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase (XTH) genes are found in all vascular and some nonvascular plants. The XTH genes encode proteins which comprise a subfamily of glycoside hydrolase (GH) family 16 in the Carbohydrate-Active enZYmes (CAZY) classification. The XTH gene products are believed to play intrinsic role in cell wall modification during growth and development throughout the lifetime of the plant. In the present investigation, biochemical and reverse genetic approaches were used to better understand the functions of individual members of the XTH gene family of two important plants: the model organism Arabidopsis thaliana and the grain crop barley (Hordeum vulgare). A phylogenetic tree of the xyloglucan-active enzymes of GH16 has previously been constructed, where enzymes with similar activities have been shown to cluster together. Several members of phylogenetic Group I/II and III-B, predicted to exhibit xyloglucan endo-transglycosylase activity (EC 2.4.1.207) and members of Group III-A, predicted to exhibit xyloglucan endo-hydrolase activity (EC 3.2.1.151), were included to analyze the functional diversity of XTH gene products. A heterologous expression system using the yeast Pichia pastoris was found to be effective for recombinant protein production with a success rate of ca. 50%. XTH gene products were obtained in soluble and active forms for subsequent biochemical characterization. In order to be able to screen larger numbers of protein producing clones, a fast and easy method is required to identify clones expressing active protein in high enough amounts. Thus, a miniaturized XET/XEH assay for high-throughput analysis was developed, which was able to identify activities with good precision and with a reduced time and materials consumption and a reduced work load. Enzyme kinetic analysis indicated that the XET or XEH activity of all XTH gene products characterized in the present study corresponded to predictions based on the previously revised phylogenetic clustering. To gain insight into the biological function of the predominant XEHs AtXTH31 and AtXTH32, which are highly expressed in rapidly developing tissues, a reverse genetic approach was employed using T-DNA insertion lines of the A. thaliana Columbia ecotype. Genotypic and phenotypic characterization, together with in situ assays of XET and XEH activities, in single- and double-knock-out mutants indicated that these Group III-A enzymes are active in expanding tissues of the A. thaliana roots and hypocotyl.  Although suppression of in muro XEH activity was clearly observed in the double-knock-out, no significant growth phenotype was observed, with the exception that radicle emergence appeared to be faster than in the wild type plants. Keywords: Arabidopis thaliana, Hordeum vulgare, plant cell wall, xyloglucan, glycoside hydrolase family 16, xyloglucan endo-transglycosylase/hydrolase gene family, xyloglucan endo-transglycosylase, xyloglucan endo-hydrolase, heterologous protein expression, Pichia pastoris, T-DNA insertion, in situ XET/XEH assay, high-throughput screening / QC 20110114

Au cours du développement des végétaux, de l’établissement de l’identité cellulaire des premiers organes au guidage du tube pollinique, la communication cellule à cellule est d’une importance capitale. En réponse, les voies de signalisation moléculaires sont élaborées pour la perception d’un signal extérieur et la transduction en une réponse génique via une cascade intracellulaire. Les récepteurs kinases font partie des protéines perceptrices des stimuli et constituent chez les plantes une catégorie de protéines avec une occurrence considérable, mais dont très peu d’informations détaillées sont disponibles à ce jour. Une famille de récepteurs kinases chez Arabidopsis thaliana, AtORK11 (Arabidopsis thaliana Ovule Receptor Kinase 11), a été identifiée par orthologie à un récepteur spécifique aux ovaires chez une solanacéee sauvage, Solanum chacoense. La fonction présumée de cette famille de récepteurs kinases de type leucine-rich repeat, suggérée par son patron d’expression, implique les événements relatifs au développement des gamétophytes et à la reproduction. Afin de caractériser la fonction des quatre gènes de la famille (AtORK11a, AtORK11b, AtORK11c et AtORK11d) une stratégie d’analyse de mutants d’insertion de l’ADN-T et d’évaluation du mode d’action par complémentation bimoléculaire par fluorescence (BiFC) a été entreprise. Aucune fonction précise n’a pu être attribuée aux doubles mutants d’insertion, par contre la surexpression d’une construction dominante négative indique un rôle dans le développement gamétophytique. Il a aussi été démontré que les quatre récepteurs peuvent interagir par homodimérisation aussi bien que par hétérodimérisation. Une hypothèse de redondance fonctionnelle est ainsi mise à jour parmi la famille des gènes AtORK11. / Cell to cell communication is paramount during plant developmental processes, from cellular identity in early organogenesis to pollen tube guidance. In response to this requirement, molecular cell signalling is used to perceive an external signal and transduce the response by an intracellular signalling cascade leading to specific gene activation. The sensing protein is typically a receptor kinase, which will transduce the stimulus by phosphorylation of a cytoplasmic interaction partner. Although plant receptor kinases represent the largest protein kinase family, only handfuls are well characterized. By sequence identity (orthology), a family of leucine-rich repeat receptor kinases from Arabidopsis thaliana was identified as AtORK11 (Arabidopsis thaliana Ovule Receptor Kinase 11). Based upon previous results from its ortholog in Solanum chacoense, the ovary- specific ScORK11 receptor kinase, we hypothesized that members of the AtORK11 receptors would be involved in gametophyte development and reproduction. In order to characterize the role of the four family members (AtORK11a, AtORK11b, AtORK11c and AtORK11d), a T-DNA insertional mutant strategy was undertaken, as well as bimolecular fluorescence complementation assays (BiFC). No precise function could be assigned to the double mutants although a dominant negative strategy revealed an involvement in gametophytic development. It was also shown that all of the receptors could form homodimers as well as heterodimers in a heterologous system, suggesting high functional redundancy for the AtORK11 family.

Des modifications dans le gène codant pour la sous-unité II du cytochrome c oxydase du génome mâle (Mcox2) ont été recensées chez des espèces de bivalves présentant un mode unique de transmission mitochondriale nommé double transmission uniparentale (DUI). Dans la DUI, les mitochondries paternelles (et leur ADNmt mâle) ainsi que les mitochondries maternelles (et leur ADNmt femelle) sont transmises aux descendants mâles. Scrobicularia plana, une espèce de bivalves présentant ce modèle d'hérédité, possède une insertion importante d'environ 4,8 kb dans son gène Mcox2 qui ne change pas le cadre de lecture et qui est traduite en un polypeptide de 1 892 acides aminés, ce qui en fait la plus grande protéine COX2 connue à ce jour chez les métazoaires. L’objectif de cette étude était de caractériser l'évolution et la fonction potentielle de l'insertion dans Mcox2 chez S. plana par RT-PCR, tests immunologiques et analyses bio-informatiques. L'insertion est présente parmi les individus de différentes populations, contient des variations dans la longueur de sa séquence, est riche en zones de désordre intrinsèque et évolue sous sélection purificatrice. La longue insertion pourrait modifier la structure 3D du complexe IV de la chaîne de transport d'électrons (CTE), affectant sa fonction dans la phosphorylation oxydative (OXPHOS) ce qui pourrait expliquer les faibles taux d'OXPHOS observés dans les mitochondries mâles des bivalves à DUI. L'insertion pourrait également modifier le métabolisme mitochondrial mâle en interagissant avec d'autres complexes de la CTE et avec l'ATP synthase. Comme pour les autres modifications de Mcox2 chez les bivalves à DUI, un rôle potentiel dans la détermination du sexe peut être prédit pour MCOX2 chez S. plana. / Modifications in the cytochrome c oxidase subunit II gene of male-transmitted genome (Mcox2) have been found in some bivalve species that exhibit a unique mode of mitochondrial transmission named doubly uniparental inheritance (DUI). In DUI, paternal mitochondria (and their male mtDNA) as well as maternal mitochondria (and their female mtDNA) are transmitted to male offspring. Scrobicularia plana, a bivalve specie exhibiting this inheritance model possesses an important in-frame insertion of approximately 4,8 kb in its Mcox2 gene that is translated into a polypeptide of 1 892 amino acids making it the largest metazoan COX2 protein known to date. The aim of this study was to characterize the evolution and possible function of the Mcox2 insertion in S. plana through RT-PCRs, immunoassays, and bioinformatic analysis. The insertion is present amongst individuals from different populations, contains some variations in its sequence length, is rich in intrinsically disordered regions and evolves under purifying selection. The long insertion could modify the 3D structure of complex IV in the electron transport chain (ETC), impacting its function in oxidative phosphorylation (OXPHOS) which could explain low OXPHOS rates that were found in male mitochondria of DUI bivalves. The insertion could also alter male mitochondrial metabolism by interacting with other complexes of the ETC and with ATP synthase. As for other modifications of Mcox2 in DUI bivalves, a role in sex determination can also be predicted for MCOX2 in S.plana.