BioVigpa Master project 2016 Cock Roscoff jun15

Intitulé du sujet de stage (version française)
Caractérisation moléculaire du complexe régulateur majeur du cycle de vie OUROBOROS/
SAMSARA chez l'algue brune Ectocarpus
Intitulé du sujet de stage (version anglaise facultative)
Molecular characterisation of a major developmental regulator from the brown algae, the life
cycle regulatory complex OUROBOROS/SAMSARA
Informations sur l'équipe d'accueil
Statut de l’Unité de rattachement
UMR8227
Directeur d’Unité
Catherine Boyen
Intitulé de l’équipe d’accueil
Génétique des Algues
Responsable
J. Mark Cock et Susana Coelho
Nombre de chercheurs
2
Nombre Enseignants-Chercheurs
0
Nombre HDR
2
Informations sur l'encadrant
Nom, prénom
Cock, J. Mark et Bourdareau, Simon
Qualité (CR, DR, MCF, PR, autres)
DR (MC) et Doctorant (SB)
Adresse
Algal Genetics Group,
UMR 8227 CNRS-UPMC Laboratoire de Biologie Intégrative des Modèles Marins
Station Biologique, Place Georges Teissier,
CS 90074
29688 Roscoff, France
Téléphone
+33 (0)2 98 29 23 60
email
[email protected]
Contexte scientifique et enjeux (version française maximum 10 lignes)
L'équipe Génétique des Algues développe Ectocarpus comme modèle pour les algues brunes1
et a mené le séquençage complet du génome et l'établissement d’outils génétiques pour cette
espece2,3. L’équipe s’intéresse notamment au contrôle génétique de la transition haploïdevers-diploïde et la détermination sexuelle chez Ectocarpus. Cette espèce présente un cycle
digénétique haplo-diplophasique où les générations diploïde (sporophyte) et haploïde
(gamétophyte) sont multicellulaires mais morphologiquement distinctes. Un crible génétique
a identifié deux mutants, ouroboros (oro) et samsara (sam) affectés dans la progression du
cycle de vie4. Ces mutants réitèrent le développement du gamétophyte lors de la phase
diploïde. Les gènes ORO et SAM codent pour des régulateurs maîtres qui spécifient l’identité
de l’individu diploïde entier.
References
1Cock, J. M., Peters, A. F. & Coelho, S. M. (2011) Brown algae. Curr Biol, 21, R573-575.
2Cock, J.M. et al. (2010) The Ectocarpus genome and the independent evolution of multicellularity in brown
algae. Nature, 465, 617-621.
3Heesch, S. et al. (2010) A sequence-tagged genetic map for the brown alga Ectocarpus siliculosus provides
large-scale assembly of the genome sequence. New Phytol, 188, 42-51.
4Coelho, S. M. et al. (2011) OUROBOROS is a master regulator of the gametophyte to sporophyte life cycle
transition in the brown alga Ectocarpus. Proc Natl Acad Sci U S A, 108, 11518-11523.
Contexte scientifique et enjeux (version anglaise facultative maximum 10 lignes)
The Algal Genetics Group has been developing Ectocarpus as a model organism for the
brown algae1 and lead a project that has included complete genome sequencing and the
establishment of genetic tools for this species2,3. The team focused on the genetic control of
the haploid-to-diploid transition and the sexual determination in Ectocarpus. This species
exhibits a digenetic, haplodiplophasic life cycle where both diploid (sporophyte) and haploid
(gametophyte) generations are multicellular but morphologically dissimilar. A recent genetic
screen identified two mutants, ouroboros (oro) and samsara (sam), which are affected in life
cycle progression4. These mutants continually reiterate the gametophyte generation even in
diploid context. The ORO and SAM genes encode a key developmental regulatory complex
specifying the identity of the whole diploid organism.
References
1Cock, J. M., Peters, A. F. & Coelho, S. M. (2011) Brown algae. Curr Biol, 21, R573-575.
2Cock, J.M. et al. (2010) The Ectocarpus genome and the independent evolution of multicellularity in brown
algae. Nature, 465, 617-621.
3Heesch, S. et al. (2010) A sequence-tagged genetic map for the brown alga Ectocarpus siliculosus provides
large-scale assembly of the genome sequence. New Phytol, 188, 42-51.
4Coelho, S. M. et al. (2011) OUROBOROS is a master regulator of the gametophyte to sporophyte life cycle
transition in the brown alga Ectocarpus. Proc Natl Acad Sci U S A, 108, 11518-11523.
Objectif et plan de recherche (version française maximum 20 lignes)
Les gènes ORO et SAM codent pour des facteurs de transcription qui contrôlent
l’implémentation du programme génétique menant au développement du sporophyte. Des
analyses transcriptomiques indiquent que ce programme implique une altération dans le
patron d'expression de plusieurs centaines de genes. Le but de ce projet sera d'utilisé le
système double hybride de levure afin d'identifier des protéines qui interagissent avec ORO et
SAM. Une banque d'ADNc d'Ectocarpus sera construite dans un vecteur d'expression levure
et la banque criblée avec des constructions "appât" ORO et SAM déjà existant au laboratoire.
Une série de constructions de délétion, également disponibles dans le laboratoire hôte seront
utilisées afin d'identifier des domaines des facteurs de transcription impliqués dans chaque
interaction.
Objectif et plan de recherche (version anglaise facultative maximum 20 lignes)
The ORO and SAM genes encode two transcription factors that are required for the
implementation of the sporophyte developmental program in Ectocarpus. Transcriptome
analysis indicates that this program involves alterations in the expression patterns of several
hundred genes. The aim of this project is to use the yeast two-hybrid system to search for
proteins that interact with ORO and SAM during the implementation of the sporophyte
program. An Ectocarpus cDNA library will be constructed in a yeast two-hybrid expression
vector and the library will be screened with ORO and SAM bait constructs that are already
available in the host laboratory. A set of deletion constructs is also available to identify which
domains of the transcription factors are involved in each interaction.
Techniques (version française maximum 6 lignes)
Le projet emploiera des techniques de biologie moléculaire comme l’extraction d’ARN à
partir de tissus d’Ectocarpus, la construction d’une banque d’ADNc et l’analyse des
interactions protéine-protéine par la méthode de double-hybride de levure, ainsi que le
séquençage Sanger afin de caractériser des clones correspondant aux protéines interagissant.
Techniques (version anglaise facultative maximum 6 lignes)
The project will employ molecular biology techniques including RNA extraction from
Ectocarpus tissues, cDNA library construction and protein-protein interaction screening using
the yeast two-hybrid system to identify interacting partners of ORO and SAM.
Résultats attendus (version française maximum 6 lignes)
1) Construction et validation d'une banque ADNc double hybride
2) Identification de protéines qui interagissent avec les facteurs de transcription ORO et SAM
3) Caractérisation des domaines d'ORO et de SAM impliqués dans les interactions avec les
protéines identifiés
Les données de ces interactions seront confirmées et ensuite incorporées dans une publication
qui décrira la caractérisation moléculaire des gènes ORO et SAM.
Résultats attendus (version anglaise facultative maximum 6 lignes)
1) Construction and validation of an Ectocarpus yeast two-hybrid cDNA library.
2) Identification of proteins that interact with the transcription factors ORO and SAM.
3) Identification of the domains in the ORO and SAM proteins involved in the interactions
with the identified protein.
Following confirmation of the interactions by alternative methodologies, the data concerning
these interactions will be combined with existing data describing the ORO and SAM genes for
publication.
Publications pertinentes du laboratoire (5 références maximum)
Arun, A., Peters, N., Scornet, D., Peters, A.F., Cock, J.M. and Coelho, S.M. (2013). Non-cell autonomous
regulation of the switch between the gametophyte and sporophyte generations of the brown alga Ectocarpus.
New Phytologist, 197, 503-510.
Cock, J.M., Peters, A.F. and Coelho, S.M. (2011). Brown Algae. Current Biology, 21, R573-R575.
Coelho, S.M., Godfroy, O., Arun, A., Le Corguillé, G., Peters, A.F. and Cock, J.M. (2011). OUROBOROS is a
master regulator of the gametophyte to sporophyte life cycle transition in the brown alga Ectocarpus. Proc. Natl.
Acad. Sci. USA, 108, 11518-11523.
Cock, J.M., Sterck, L., Rouzé, P., Scornet, D., Allen, A.E., Amoutzias, G., Anthouard, V., Artiguenave, F., Aury,
J.-M., Badger, J.H., Beszteri, B., Billiau, K., Bonnet, E., Bothwell, J.H.F., Bowler, C., Boyen, C., Brownlee, C.,
Carrano, C.J., Charrier, B., Cho, G.Y., Coelho, S.M., Collén, J., Corre, E., Da Silva, C., Delage, L., Delaroque,
N., Dittami, S.M., Doulbeau, S., Elias, M., Farnham, G., Gachon, C.M.M., Gschloessl, B., Heesch, S., Jabbari,
K., Jubin, C, Kawai, H., Kimura, K., Kloareg, B., Küpper, F.C., Lang, D., Le Bail, A., Leblanc, C., Lerouge, P.,
Lohr, M., Lopez, P.J., Martens, C., Maumus, F., Michel, G., Miranda-Saavedra, D., Morales, J., Moreau, H.,
Motomura, T., Nagasato, C., Napoli, C.A., Nelson, D.R., Nyvall-Collén, P., Peters, A.F., Pommier, C., Potin, P.,
Poulain, J., Quesneville, H., Read, B., A. Rensing, S.A., Ritter, A., Rousvoal, S., Samanta, M., Samson, G.,
Schroeder, D.C., Ségurens, B., Strittmatter, M., Tonon, T., Tregear, J., Valentin, K., von Dassow, P., Yamagishi,
T., Van de Peer, Y. and Wincker, P. (2010). The Ectocarpus genome and the independent evolution of
multicellularity in the brown algae. Nature, 465, 617-621.
Peters, A.F., Scornet, D., Ratin, M., Charrier, B., Monnier, A., Merrien, Y., Corre, E., Coelho, S. and Cock, J.M.
(2008) Life-cycle-generation-specific developmental processes are modified in the immediate upright mutant of
the brown alga Ectocarpus siliculosus. Development, 135, 1503-1512.
Cocher la (ou les) case(s) correspondant au positionnement du stage (en référence aux
parcours proposés)
Génétique et Génomique
Affichage internet Informations indispensables pour la publication sur le site internet
BioVIGPA.
Mots clé (version française 5 maximum)
Algues brunes, développement, génétique, biologie moléculaire
Mots clé (version anglaise facultative 5 maximum)
Brown algae, development, genetics, molecular biology
Descriptif du stage (version française 5 lignes maximum)
Le cycle de vie d’Ectocarpus est caractérisé par l’alternance de deux phases multicellulaires :
un sporophyte diploïde et un gamétophyte haploïde. Un crible génétique récent a identifié
deux mutants, ouroboros (oro) et samsara (sam), qui réitèrent le programme de
développement spécifique de la phase haploïde en contexte diploïde. Les gènes ORO et SAM
sont deux régulateurs clés du développement qui déterminent quel programme génétique doit
être exprimé par le zygote issu de la fécondation. Le but de ce projet sera d'identifié des
protéines d'Ectocarpus qui interagissent avec ORO et SAM et d'identifier des domaines
d'ORO et de SAM impliqués ces interactions.
Descriptif du stage (version anglaise facultative 5 lignes maximum)
Ectocarpus exhibits an alternation between two multicellular phases during its life-cycle: a
diploid sporophyte and a haploid gametophyte. A recent genetic screen identified two
mutants, ouroboros (oro) and samsara (sam), which reiterate the haploid-specific program
during the diploid phase. The ORO and SAM genes encode the components of a key
developmental regulator, determining identity of the organism during the life-cycle
progression. The aim of this project will be to identify Ectocarpus proteins that interact with
ORO and SAM and to determine which domains of the transcription factors are involved in
these interactions.