L’accumulation modifiée de deux polyamines associées au mûrissement des tomates, la spermidine et la spermine, provoque une régulation à la hausse des transcrits des gènes codant les petits ARN nucléolaires (snoRNA) de la boîte C/D et provoque la biogenè
Citation
Shukla, V., Fatima, T., Goyal, R.K., Handa, A.K., Mattoo, A.K. (2020). Engineered ripening-specific accumulation of polyamines spermidine and spermine in tomato fruit upregulates clustered C/D box snoRNA gene transcripts in concert with ribosomal rna biogenesis in the red ripe fruit. Plants, [online] 9(12), 1-22. http://dx.doi.org/10.3390/plants9121710
Résumé en langage clair
Les polyamines sont des molécules chargées positivement qui jouent un rôle important dans les fonctions cellulaires, comme la croissance cellulaire, la réponse au stress, la sénescence, etc. Pour comprendre leur rôle dans la sénescence et le mûrissement, nous les avons surexprimées chez les tomates : les fruits modifiés présentaient un retard de la sénescence et de meilleures caractéristiques associées au mûrissement. Afin de mieux comprendre leur mécanisme d’action, nous avons effectué un séquençage de l’ARN à haut débit. Il a été observé que les polyamines jouent un rôle dans la modification de l’expression de certains snoRNA associés à la synthèse accrue de protéines. Notre étude a permis d’améliorer nos connaissances sur le recours aux polyamines dans les stratégies visant à retarder le mûrissement des plantes.
Résumé
© 2020, les auteurs. Titulaire de la licence : MDPI, Bâle, Suisse Au cours du mûrissement des tomates, on observe généralement une diminution séquentielle des concentrations endogènes de deux polyamines, soit la spermidine (SPD) et la spermine (SPM). Dans le cas de la putrescine (PUT), une diamine, la tendance observée en ce qui concerne sa concentration est généralement une baisse suivie d’une hausse substantielle, jusqu’à l’atteinte de concentrations élevées dans le fruit rouge mûr. Cependant, nous avons constaté que l’expression par génie génétique de la S-adénosylméthionine (SAM) décarboxylase hétérologue de la levure chez la tomate entraînait une forte accumulation de SPD et de SPM, au détriment des concentrations de PUT. Ce système a permis l’adoption d’une approche génétique visant à déterminer les effets de l’augmentation des concentrations endogènes d’amines biogènes (SPD et SPM) chez la tomate (lignée transgénique 579HO) et les effets sur la biogenèse, la transcription, la transformation et la stabilité des gènes codant l’ARN ribosomique (ARNr) chez la tomate, en comparaison avec la lignée non transgénique 556AZ. L’un des principaux processus biogénétiques régulant la transcription et le traitement des complexes de pré-ARNm dans le noyau fait intervenir les petits ARN nucléolaires (snoRNA). Pour déterminer l’effet de concentrations élevées de SPD et de SPM sur ces derniers processus, nous avons cloné, séquencé et identifié un cluster de snoRNA de la boîte C/D chez la tomate, à savoir SlSnoR12, SlU24a, Slz44a et Slz132b. De façon analogue à ce cluster de snoRNA logé sur le chromosome 6, deux autres gènes non codants de la boîte C/D, soit SlsnoR12.2 et SlU24b, présentant une identité de 94 % avec les gènes du chromosome 6 ont été trouvés sur le chromosome 3. Nous avons également constaté que d’autres snoRNA divisibles en les sous-clusters A et B, séparés par un espaceur riche en uridine, étaient associés à d’autres snoRNA de la boîte C/D, à savoir J10.3, Z131a/b, J10.1 et Z44a, suivis de z132a, J11.3, z132b, U24, Z20, U24a et J11. Plusieurs de ces snoRNA, par exemple SlZ44a, Slz132b et SlU24a, partagent des séquences conservées semblables à celles que l’on observe chez Arabidopsis et dans le riz. L’analyse du séquençage de l’ARN des tomates transgéniques à forte teneur en SPD/SPM (lignée 579HO) a révélé un enrichissement significatif en ARN polymérase et en gènes codant des protéines ribosomiques et des protéines de traduction au stade de mûrissement « tournant+8 » comparativement à la lignée témoin 556AZ. Ainsi, ces résultats indiquent que la SPD et la SPM régulent directement ou indirectement l’expression des snoRNA et de l’ARNr, ce qui a une incidence positive sur la synthèse des protéines, le métabolisme et diverses autres activités cellulaires.