DYNAMICS OF CELL WALL PROTEINS DURING CELL ELONGATION IN ETIOLATED HYPOCOTYLS OF ARABIDOPSIS THALIANA AS SHOWN BY PROTEOMIC AND TRANSCRIPTOMIC SURVEYS
DYNAMIQUE DES PROTÉINES PARIÉTALES AU COURS DE L'ÉLONGATION CELLULAIRE DANS DES HYPOCOTYLES ÉTIOLÉS D'ARABIDOPSIS THALIANA : APPROCHES PROTÉOMIQUE ET TRANSCRIPTOMIQUE
Résumé
The cell wall of higher plants is a complex dynamic entity that performs a variety of functions during growth and development as well as in response to environmental stresses. Cell wall proteins play important roles in cell elongation. Etiolated hypocotyls of Arabidopsis thaliana were chosen as elongating organs since they undergo rapid and polar elongation without cell division. Two developmental stages were compared through proteomic and transcriptomic surveys: active elongation (5- day-old hypocotyls) vs after growth arrest (11 day-old hypocotyls). As a prerequisite to proteomic study, an efficient cell wall purification method was established as well as a powerful strategy for protein separation. Proteins were identified by peptide mass mapping using MALDI-TOF mass spectrometry and bioinformatics. This study resulted in identification of 137 proteins among which 51 were not identified before by proteomics, and 36 (resp. 17) were found only at 5-days (resp. 11-days). Overall, many protein families expected to be involved in cell wall elongation or in elongation arrest were found by either survey such as XTHs, PGs, expansins, peroxidases, and laccases. However, some of them were found all along hypocotyl development which suggests other roles in cell walls. In addition, many proteins not described before to play roles during cell wall elongation were identified, such as proteases, proteins related to lipid metabolism and proteins of yet unknown function. Finally, proteomic and transcriptomic results revealed no systematic consistency between them suggesting post-transcriptional regulation steps for genes encoding cell wall proteins.
La paroi cellulaire des végétaux supérieurs est une structure complexe jouant de nombreux rôles au cours du développement ainsi qu'en réponse aux stress. Les protéines pariétales sont notamment importantes au cours de l'élongation cellulaire. Des hypocotyles étiolés d'Arabidopsis thaliana ont été choisi comme modèle d'élongation cellulaire parce qu'ils subissent une élongation polarisée et rapide en l'absence de division cellulaire. Deux stades de développement ont été comparés grâce à des analyses protéomique et transcriptomique : pendant leur élongation vs après la fin de leur croissance. Pour rendre l'analyse protéomique efficace, une nouvelle méthode de purification de parois et une stratégie de séparation des protéines pariétales ont été établies. Les protéines ont été identifiées par cartographie peptidique massique en utilisant la spectrométrie de masse de type MALDI-TOF. Cette étude a permis d'identifier 137 protéines parmi lesquelles 51 n'avaient pas été identifiées auparavant. Plusieurs familles de protéines connues pour être impliquées dans l'elongation cellulaire ou son arrêt ont été trouvées par l'une ou l'autre approche (XTH, PG, expansines, peroxydases, laccases). De nouvelles protéines candidates pour jouer des rôles dans l'élongation cellulaire ont été identifiées, telles des protéases, des protéines liées au métabolisme des lipides ou des protéines de fonction inconnue. La comparaison des résultats de protéomique et de transcriptomique ne montre pas de cohérence systématique, suggérant l'existence de mécanismes de régulation post-transcriptionnels des gènes codant les protéines pariétales.