Les cellules sécrétrices du mucilage (CSM) de la graine d’Arabidopsis thaliana sont responsables de la synthèse et du relargage d'un mucilage pectique. Une fois réhydraté, le mucilage gonfle, rompant le sommet de la paroi radiale primaire, et s’étale vers l'extérieur. Le mucilage maintient son organisation et son adhérence grâce à son lien avec la columelle, un pilier cellulosique en forme de volcan au centre des CSM. Une extrusion correcte nécessite l'affaiblissement préalable du sommet de la paroi radiale primaire. Cela se fait par l'intermédiaire de PEXOXIDASE36 dans une zone de remodelage localisée aussi appelée microdomaine pariétal. PRX36 est ancré grâce à un motif de méthylestérification sur des homogalacturonanes créé par PECTIN METHYL ESTERASE INHIITOR6 agissant sur une PME inconnue. Ce travail a pour but d'identifier d'autres membres de cet échafaudage moléculaire requis pour la libération du mucilage, ainsi que d'évaluer la dynamique et la fonction d'autres PRX exprimées par les CSM pendant le développement de la graine.
Un premier criblage de 5 gènes ayant une co-expression spatiotemporelle avec PRX36 a mis en évidence une accumulation apoplastique similaire de PRX36, PMEI6 et deux autres PMEs dans ce microdomaine pariétal. Le degré de méthylestérification des HG et ses conséquences sur l'ancrage de PRX36 ont été évalués, ce qui a mis en évidence une probable redondance fonctionelle de PME16 et PME6/HMS dans la régulation de la méthylestérification de l'HG. Les criblages ont également mis en évidence TBL38, une autre enzyme de remodelage du CW.
Une analyse intégrée de TBL38 a révélé que TBL38 a une localisation pariétale contrairement à la plupart des TBLs; et qu’elle avait une activité acétylestérase atypique sur l'HG qui n'a jamais été observée chez d’autres TBLs. L'augmentation de l'acétylation des HG chez tbl38 a modifié l'affinité de l'HG pour effectuer des liaisons avec des cations comme Ca2+, ce qui pourrait faciliter l'ancrage de PRX36 comme le suggère une simulation informatique d’ancrage PRX36-HG.
Enfin, les tests de relargage du mucilage ont mis en évidence que PRX56 pourrait être associé à la rigidification u sommet de la columelle. PRX56 s'accumule au sommet de la columelle près d'épitopes connus d’extensines, des protéines structurales. Nos premiers résultats suggère que PRX56 pourrait polymeriser localement des extensines pour renforcer la connection entre columelle et la paroi primaire. Nous discutons de la possibilité d'un échafaudage moléculaire similaire paralléle à celui de PRX36 qui pourrait expliquer l'accumulation différentielle de PRX56 dans un autre microdmaine pariétal du même type cellulaire. |
Arabidopsis thaliana seed mucilage secretory cells (MSCs) are responsible for the synthesis and extrution of a pectinaceous mucilage. Once rehydrated, the mucilage swells and expand manyfold; breaking the top of radial primary wall and expanding outwards. Mucilage maintains its organization and adherence throught its linkage to the volcano-shaped columella, a cellulosic pillar at the center of MSCs. Proper extrusion requires the pre-weakening of the primary wall. This is done through PEXOXIDASE36-mediated wall loosening in a local hotspot of remodeling situated in a wall microdomain. PRX36 is anchored there due to a pattern of methylesterification in homogalacturonan created by PECTIN METHYL ESTERASE INHIITOR6 working on an unknown PME. This work aims to identify other members of the PRX36-PMEI6 molecular scaffold required for mucilage release, as well as assessing the dynamics and function of other MSC-expressed PRXs during seed development.
Initial screening of 5 genes with spatiotemporal co-expression with PRX36 highlighted similar apoplastic accumulation of PRX36, PMEI6 and two other PMEs in this wall microdomain. HG methylesterification status and subsequent consequence for PRX36 anchoring were evaluated which pointed to probable redundancy of PME16 and PME6/HMS in regulation of HG methylesterfication. Screenings also highlighted TBL38, another putative wall remodeling enzyme.
Integrated analysis of TBL38 revealed that TBL38 was a cell wall localized protein unlike most TBLs, and had an atypical acetylesterase activity on HG which was never observed. Increased tbl38 acetylation modified HG affinity to cation binding which could facilitate PRX36 anchoring as suggested by in silico molecular docking.
Finally, tests of mucilage release defect highlighted PRX56 which may be associated with wall stiffening. PRX56 accumulates at the top of the columella near extension structural protein epitopes. We gave primilinary evidence suggesting that PRX56 could crosslinking extensins to strengthened columella and primary wall connection and discuss the possibility of similar molecular scaffold which could explain PRX56 differential accumulation. |