Les avantages et les inconvénients du travail au noir – occuper un emploi supplémentaire en plus d’un emploi à temps plein – sont vivement débattus. Mais en biologie, le travail au noir n’est pas rare, car les protéines individuelles remplissent souvent de multiples fonctions. Pendant de nombreuses années, les scientifiques savaient que la protéine Unusual Floral Organ (UFO) semblait faire du travail au noir.
Sur la base de la structure de la protéine, on pense que son rôle dans les plantes est de cibler les protéines à détruire. Mais il fonctionne également avec la protéine Leafy (LFY) pour faciliter la formation des fleurs. Une équipe de scientifiques français a maintenant mis en lumière la façon dont cette protéine remplit deux rôles.
Des fleurs et un OVNI
En ce qui concerne la formation des fleurs, la protéine Leafy (LFY) est un véritable bourreau de travail. Les fleurs sont construites à partir de parties appelées sépales, pétales, étamines et carpelles, qui sont disposées en verticilles. La protéine LFY, agissant seule ou en combinaison avec d’autres protéines, est responsable de l’activation de gènes essentiels à la création de chacune de ces parties. LFY se combine avec UFO pour aider à former des pétales et des étamines.
Selon l’auteur principal de l’étude, François Parcy du CNRS et de l’Université de Grenoble Alpes, la raison pour laquelle il a fallu plus de 25 ans pour comprendre le mécanisme UFO-LFY était à cause de « la nature trompeuse de la protéine UFO ».
UFO appartient à un groupe d’environ 700 protéines caractérisées par un motif d’acides aminés, appelé domaine F-box, qui régule les niveaux d’autres protéines. Parcy a déclaré que l’OVNI marque d’autres protéines pour la destruction : « Il place un marqueur chimique sur une protéine sélectionnée pour la dégradation. Dès qu’une protéine est marquée, [some] machinerie cellulaire, appelée [a] protéasome, reconnaît la marque et coupe la protéine en centaines de morceaux.
Donc, vous pourriez vous attendre à ce que UFO marque également LFY pour destruction. « Normalement, cela devrait également dégrader la protéine LFY. Cependant, dans le cas de LFY, nous constatons que l’OVNI a une fonction complètement différente, celle de se lier à une région de l’ADN à laquelle LFY ne peut accéder seul », a déclaré Parcy.
Lorsque LFY et UFO se rencontrent, ils se collent à l’ADN près des gènes essentiels à la formation des pétales et des étamines.
Parcy et son équipe ont commencé leurs recherches il y a quatre ans en produisant la protéine OVNI en grande quantité dans des cellules d’insectes. « C’était assez difficile, car l’OVNI est l’une des protéines les plus difficiles à produire artificiellement », a fait remarquer Parcy.
Partout où sont les fleurs
Il s’est avéré que UFO n’a pas besoin de détruire d’autres protéines pour fonctionner avec LFY. « Nous l’avons ensuite modifié en supprimant le domaine F-box responsable du déclenchement de la dégradation des protéines partenaires. À notre grande surprise, nous avons découvert que, malgré la suppression de sa principale fonction supposée, la protéine fonctionnait toujours bien avec la protéine LFY », a déclaré Parcy. L’expérience a révélé que la protéine OVNI remplit une autre fonction au-delà du ciblage des protéines pour la destruction.
Cette fonction supplémentaire semble impliquer de modifier les séquences d’ADN auxquelles Leafy adhère. Les chercheurs ont obtenu la structure 3D de l’interaction entre LFY, UFO et les régions d’ADN auxquelles ils se lient en utilisant la cryo-microscopie électronique. Selon Parcy, lorsque UFO et LFY agissent ensemble, ils sont capables de coller aux régions d’ADN responsables de la formation des pétales et des étamines. Aucune de ces protéines ne peut adhérer à cet ADN par elle-même.
« Cela signifie que même si chaque protéine a la capacité de toucher faiblement la région de l’ADN, lorsqu’elle est combinée, elle ajoute à leur force, entraînant une interaction avec un nouveau motif d’ADN », a-t-il déclaré.
L’association LFY-UFO est présente dans toutes les plantes à fleurs. Chez le riz également, les deux protéines, LFY et UFO, se collent pour leur permettre de se lier à de nouvelles régions de l’ADN, ce qui entraîne le développement de la partie de la plante qui contient son grain, appelée panicules.