Transcriptome profiling identifies candidate genes associated with the accumulation of distinct sulfur γ-glutamyl dipeptides in Phaseolus vulgaris and Vigna mungo seeds.

Liao, D., Cram, D., Sharpe, A.G., et Marsolais, F. (2013). « Transcriptome profiling identifies candidate genes associated with the accumulation of distinct sulfur γ-glutamyl dipeptides in Phaseolus vulgaris and Vigna mungo seeds. », Frontiers in Plant Science, 4:60. doi : 10.3389/fpls.2013.00060  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Dans les graines de haricot commun (Phaseolus vulgaris), il y a accumulation de γ-glutamyl-S-méthylcystéine; dans celles de haricot mungo noir (Vigna mungo), il y a plutôt accumulation de γ-glutamyl-méthionine. Nous avons établi le profil des transcrits en cause à partir de données de pyroséquençage 454 obtenues à des stades de développement similaires coïncidant avec le début de l’accumulation des deux métabolites. Nous avons regroupé des marqueurs EST en unigènes et avons pu associer ces derniers à des gènes spécifiques du P. vulgaris en profitant d’une divulgation anticipée de l’assemblage chromosomique. Des gènes intervenant dans plusieurs réactions du métabolisme du soufre s’exprimaient chez les deux espèces. L’expression des gènes Sultr3 dominait chez le P. vulgaris, alors que celle des gènes Sultr5 dominait chez le V. mungo. La production des protéines cytosoliques SERAT1;1 et SERAT1;2 était environ 4 fois aussi élevée chez le P. vulgaris que chez le V. mungo; inversement, la production de la protéine plastidique SERAT2;1 était deux fois aussi élevée chez le V. mungo que chez le P. vulgaris. Parmi les gènes BSAS, ce sont les gènes BSAS4;1, codant une cystéine désulfhydrase cytosolique, et BSAS1;1, codant une O‑acétylsérine sulfhydrylase cytosolique, qui s’exprimaient le plus chez les deux espèces, étant suivis à cet égard par le gène BSAS3;1, codant une β-cyanoalanine synthase plastidique et ayant une expression dix fois aussi élevée chez P. vulgaris que chez le V. mungo. Les données ont permis de retenir la protéine BSAS3;1 comme enzyme possible d’une synthèse de la S-méthylcystéine à partir du méthanethiol plutôt que du cyanure comme substrat. L’expression du gène GLC1 fournirait une séquence complète aboutissant à la synthèse de la γ-glutamyl-S-méthylcystéine dans les plastes. La détection du S‑méthylhomoglutathione chez le P. vulgaris semble indiquer que l’homoglutathione synthétase peut dans une certaine mesure accepter comme substrat la γ-glutamyl-S-méthylcystéine, ce qui pourrait entraîner la formation de phytochélatines S-méthylées. En conclusion, le séquençage 454 s’est révélé efficace pour mettre en lumière les différences existant entre le P. vulgaris et le V. mungo quant à l’expression des gènes intervenant dans le métabolisme du soufre, ce qui fournit de l’information sur les gènes qui pourraient expliquer la synthèse de dipeptides de type γ-glutamyl-acide aminé sulfuré différents chez les deux espèces.

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