Publié le 22 septembre 2023 – Mis à jour le 22 septembre 2023

Notre étude publiée dans The Plant Cell suggère que KAKU4, une protéine du nucléosquelette/lamina des plantes, partage un ancêtre commun avec les nucléoporines NUP82 et NUP136 et participe à la constitution d’un réseau protéique médié par de courts motifs peptidiques reliant le nucléosquelette et le panier du pore nucléaire. Ce travail a été réalisé par l’équipe d’Aline Probst et Christophe Tatout au iGReD de Clermont-Ferrand en collaboration avec Pierre Tuffery (Université Paris-Cité), Kentaro Tamura (Université de Shizuoka, Japon) et Célia Baroux (Université de Zürich, Suisse).

L'enveloppe nucléaire est constituée d'une double membrane qui sépare le noyau du cytoplasme. Elle isole et protège l'ADN et crée deux compartiments fonctionnels, la réplication et la transcription de l'ADN ayant lieu à l'intérieur du noyau et la traduction dans le compartiment cytoplasmique. L'enveloppe nucléaire est associée à l'intérieur du noyau au nucléosquelette (lamina), une structure nucléaire constituée de lamines et de leurs protéines associées. Elle est ponctuée de milliers de complexes de pores nucléaires (NPC) qui non seulement régulent le trafic des macromolécules dans et hors du noyau mais jouent également des rôles importants dans la régulation de la transcription.
 

Pour fonctionner de manière coordonnée, l'enveloppe nucléaire, les NPC et le nucléosquelette sont étroitement liés via un réseau d'interactions protéine-protéine. Ces interactions sont peu documentées chez les plantes, car les protéines entrant dans la composition de ces structures n'ont été décrites que très récemment chez les plantes. Cela nous a incités à étudier les caractéristiques et les fonctions de ces interactions.
 

L'une de ces protéines spécifiques aux plantes est KAKU4, un composant du nucléosquelette dans lequel, en utilisant Arabidopsis comme espèce modèle, nous avons identifié trois courts motifs peptidiques d'environ 30 acides aminés chacun. Ces motifs permettent l'interaction de KAKU4 avec les protéines CRWNs, principaux composants du nucléosquelette des plantes, et nous avons montré que ces motifs sont nécessaires à l'élongation du noyau dans les tissus en cours de différenciation. Les motifs protéiques ont également été retrouvés dans NUP82 et NUP136, deux nucléoporines spécifiques aux plantes, ce qui suggère que KAKU4 aurait divergé d'une nucléoporine ancestrale qui nous le supposons avait la capacité d'interagir avec le nucléosquelette. Au cours de l’évolution, KAKU4 se serait spécialisé en tant que nouveau composant du nucléosquelette des plantes et aurait perdu ses propriétés de nucléoporine.

À l'avenir, il sera important d'évaluer si les interactions physiques NPC-nucléosquelette que nous avons identifiées sont essentielles pour ancrer le nucléosquelette à l'enveloppe nucléaire et pour contrôler la composition et la distribution des NPC. Il conviendra également d'étudier si ces interactions régulent l'expression des gènes ou l'organisation de la chromatine en réponse au stress.

Références : 
Mermet S, Voisin M, Mordier J, Dubos T, Tutois S, Tuffery P, Baroux C, Tamura K, Probst AV, Vanrobays E and Tatout C. Evolutionary conserved protein motifs drive interactions between the plant nucleoskeleton and nuclear pores. Plant Cell. In Press.

Coordonées : 
iGReD, Université Clermont Auvergne, CNRS, INSERM, 63001 Clermont-Ferrand, France
Pr Christophe TATOUT,
Tel : +33 (0)4 73 40 74 06,
courriel : christophe.tatout@uca.fr