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Les cibles de l' homéostasie du fer chez les plantes, et leurs contrôles
(ACR)
- Mot(s) clé(s) :
Objet d'étude : fer
Dispositif technique et méthode d'étude : stockage, utilisation
Phénomène, processus et fonction : signalisation, transport
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Objet d'étude : fer
Dispositif technique et méthode d'étude : stockage, utilisation
Phénomène, processus et fonction : signalisation, transport
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Génétique moléculaire, biochimie et physiologie. Arabidopsis thaliana. Biologie intégrative et Afficher la suite
Génétique moléculaire, biochimie et physiologie. Arabidopsis thaliana. Biologie intégrative et génomique fonctionnelle d'Arabidopsis thaliana et du maïs. Comprendre l'entrée du fer et des autres métaux dans la chaîne alimentaire. - Dr I Murgia, Université de Milan (Italie)
- Pr ML Guerinot, Université New Hampshire (USA)
- Pr N von Wirèn, Université Hohenheim (Allemagne)
- Dr S Thomine, CNRS Gif sur Yvette
- Dr R Lobinsky, CNRS Pau
- Dr D Expert, INA-PG, Paris
- Dr P Lemanceau, INRA Dijon
Comprendre les bases cellulaires et moléculaires de l'homéostasie du fer et les intégrer au niveau de la plante entière. 1- C. CURIE, Z. PANAVIENE, C. LOULERGUE, S.L. DELLAPORTA, J.F. BRIAT and E.L. WALKER (2001). Cloning of ys1: an iron-regulated maize gene involved in high affinity [FeIII] transport. Nature 409, 346-349.

2- J.M. PETIT, O. VAN WUYTSWINKEL, J.F. BRIAT and S. LOBREAUX (2001). Characterization of an iron dependent regulatory sequence (IDRS) involved in the transcriptional control of AtFer1 and ZmFer1 plant ferritin genes by iron. J. Biol. Chem. 276, 5584-5590.

3- G. VERT, J.F. BRIAT and C. CURIE (2001) Arabidopsis IRT2 gene encodes a root-periphery iron transporter. Plant J. 26, 181-189.

4- J.M. PETIT, J.F. BRIAT and S. LOBREAUX (2001). Structure and differential expression of the four members of the Arabidopsis thaliana ferritin gene family. Biochem. J. 359, 575-582.

5- G. VERT, N. GROTZ, F. DEDALDECHAMP, F. GAYMARD, M.L. GUERINOT, J-F BRIAT and C. CURIE (2002) IRT1, an Arabidopsis transporter essential for iron uptake from the soil and for plant growth. Plant Cell 14, 1223-1233

6- S. LÉON, B. TOURAINE, J.F. BRIAT and S. LOBREAUX (2002). The AtNFS2 gene from Arabidopsis thaliana encodes a NifS-like plastidial cysteine desulphurase. Biochem. J. 366, 557-564

7- C. CURIE and J.F. BRIAT (2003) Iron transport and signaling in plants. Ann. Rev. Plant Biol. 54 : 183-206

8- S. LÉON, B. TOURAINE, C. RIBOT, J.F. BRIAT and S. LOBREAUX (2003). Iron-sulfur cluster assembly in plants : distinct NFU proteins in mitochondria and plastids from Arabidopsis thaliana. Biochem J. 371 : 823-830

9- G. VERT, J.F. BRIAT and C. CURIE (2003) Dual regulation of Arabidopsis root iron deficiency responses by local and long-distance signals. Plant Physiol. 132 : 861-869

10- P. FOURCROY, G. VANSUYT, S. KUSHNIR, D. INZE and J.F. BRIAT (2004) Iron-regulated expression of a cytosolic ascorbate peroxidase encoded by the APX1 gene in Arabidopsis seedlings. Plant Physiol 134 : 605-613

11- B. TOURAINE, J.P. BOUTIN, A. MARION-POLL, J.F. BRIAT, G. PELTIER and S. LOBREAUX (2004). NFU2 : a scafold protein involved in 4Fe-4S and ferredoxin iron sulfur cluster assembly in Arabidopsis chloroplasts. Plant J. 40 : 101-111

12- S. LÉON, B. TOURAINE, J.F. BRIAT and S. LOBREAUX (2005). Mitochondrial localization of Arabidopsis thaliana ISU Fe-S scaffold proteins. FEBS Lett. 579 : 1930-1934

13- G. SCHAFF, A. SCHIKORA, J. HÄBERLE, G. VERT, U. LUDEWIG, J.F. BRIAT, C. CURIE and N. VON WIREN (2005). A putative function of the Arabidopsis Fe-phytosiderophore transporter homolog AtYSL2 in Fe and Zn homeostasis. Plant Cell Physiol 46 : 762-774.

14- A. DELLAGI, M. RIGAULT, D. SEGOND, C. ROUX, Y. KRAEPIEL, F. CELLIER, J.F. BRIAT, F. GAYMARD and D. EXPERT (2005). Siderophore-mediated up-regulation of Arabidopsis ferritin expression in response to Erwinia chrysanthemi infection Plant J 43 : 262-272.

15- A. LEJEAN, A. SCHIKORA, S. MARI, J.F. BRIAT and C. CURIE (2005) A loss-of-function mutation in AtYSL1 reveals its role in iron and nicotiananmine seed loading. Plant J. 44 : 769-782

16- A. ROBIN, G. VANSUYT, T. CORBERAND, J.F. BRIAT, and P. LEMANCEAU (2006). The soil affects both the differential accumulation of iron between wild type and ferritin over-expressor tobacco plants and the sensitivity of their rhizosphere bacterioflora to iron stress. Plant and Soil 283 : 73-81

17- LANQUAR, V., LELIÈVRE, F., BOLTE, S., HAMÈS, C., ALCON, C., NEUMANN, D., VANSUYT, G., CURIE, C., SCHRÖDER, A., KRÄMER, U., BARBIER BRYGOO, H., and THOMINE, S. (2005). Mobilization of vacuolar iron by AtNRAMP3 and AtNRAMP4 is essential for seed germination on low iron. EMBO J 24 : 4041-4051

18- ARNAUD, I. MURGIA, J. BOUCHEREZ, J.F. BRIAT, F. CELLIER, and F. GAYMARD (2006). An iron-induced nitric oxide burst precedes ubiquitin-dependent protein degradation for Arabidospsis atfer1 ferritin gene expression. J Biol Chem 281 : 23579-2358

19- MARI S., GENDRE D., PIANELLI K., OUERDANE L., LOBINSKI R., BRIATJ.F., LEBRUN M., and CZERNIC P. (2006) Root-to-shoot long distance circulation of nicotianamine and nicotianamine-nickel chelates in the metal hyperaccumulator Thlaspi caerulescens. J Exp Bot 57 : 4111-4122

20- GENDRE D., CZERNIC P., CONEJERO G., PIANELLI K., BRIAT J.F., LEBRUN M., and MARI S. (2007) TcYSL3, a member of the YSL gene family from the hyperaccumulator Thlaspi caerulescens encodes a nicotianamine-Ni/Fe transporter. Plant J. 49 : 1-15

21- VANSUYT G., ROBIN A., BRIAT J.F., CURIE, C. AND LEMANCEAU, P. (2007) Iron Acquisition from Fe-Pyoverdine by Arabidopsis thaliana Mol. Plant Microbe Interact. 20 : 441-447

22- ARNAUD N., RAVET K., BORLOTTI A., TOURAINE B., BOUCHEREZ J., FIZAMES C., BRIAT J.F., CELLIER F., and GAYMARD F. (2007) IRE/ IRP1-cytosolic aconitase iron regulatory switch does not operate in plants. Biochem J. 405 : 523-531

23- BRIAT J.F., CURIE C., and GAYMARD F. (2007) Iron utilization and metabolism in plants. Curr. Opin. Plant Biol. 10 : 276-282
Il existe une fenêtre optimale de la concentration en fer pour qu'une plante fonctionne correctement et effectue un développement et une croissance normaux. L'altération de cette homéostasie par des conditions d'excès où de carence en fer est au coeur des préoccupations de notre équipe, en analysant en particulier certains déterminants moléculaires du transport, du stockage et de l'utilisation de ce métal. Ces dernières années, nous avons cloné des transporteurs de fer et nous les étudions pour préciser leurs différents rôles dans l'acquisition de cet élément à partir du milieu extérieur, dans son transport longue distance entre les organes, et dans sa circulation et sa compartimentation intracellulaire. Nous cherchons également à comprendre l'intégration de ces différents transporteurs au niveau de la plante entière. Les approches utilisées visent à déterminer la localisation tissulaire et sub-cellulaire de ces transporteurs, à les caractériser en système hétérologue (levure) et in planta grâce à des méthodes de génétique inverse, et à préciser les mécanismes de régulation de l'expression des gènes qui les codent, en particulier en réponse à une carence en fer.
Au delà du transport du fer, nous avons caractérisé des gènes qui codent des protéines de stockage telles que les ferritines dans le cas d'une surcharge en fer, ou encore des enzymes de défense contre le stress oxydatif comme l'ascorbate peroxidase dans le cas d'une toxicité en fer. Nous avons également eu une activité pionnière dans la caractérisation des gènes codant des protéines impliqués dans la biogenèse des centres Fe-S, nous permettant de montrer que les chloroplastes présentait une autonomie pour cette fonction.
Plus récemment les recherches de l'équipe se sont orientées vers l'étude des mécanismes de perception du statut en fer (excès ou carence), et la signalisation de ce statut aux gènes cibles de manière à moduler leur expression pour maintenir l'homéostasie de ce métal. Dans ce contexte, nous avons mis en place plusieurs approches cellulaires et moléculaires, ainsi que des cribles génétiques basés sur le suivi d'activité d'un gène rapporteur placé sous le contrôle de promoteurs de gènes d'Arabidsopsis régulés par le fer, et s'exprimant dans des lignées de palntes mutagénisées. Nous avons déja pu caractériser certains paramètres moléculaires et cellulaires de ces mécanismes, et montré qu'ils étaient intégrés dans des réseaux complexes au niveau de la plante entière.
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