Notice of the Final Oral Examination for the Degree of Doctor of

Notice of the Final Oral Examination
for the Degree of Doctor of Philosophy
of
ANNETTE ALBER
Diplom (Universität Freiburg, German, 2010)
“Phenolic 3-Hydroxylases in Land Plants: Biochemical Diversity and
Molecular Evolution”
Department of Biology
Friday, October 21, 2016
8:00 A.M.
David Turpin Building
Room A136
Supervisory Committee:
Dr. Daniele Werck, Institut de Biologie Molécularie des Plantes, CNRS, Strasbourg (Co-Supervisor)
Dr. Jüergen Ehlting, Department of Biology, UVic (Co-Supervisor)
Dr. Peter Constabel, Department of Biology, UVic (Member)
Dr. Alisdair Boraston, Department of Biochemistry and Microbiology, UVic (Outside Member)
Dr. Alain Hehn, Professor, Université de Lorraine (Additional Member)
External Examiner:
Dr. Reinhard Jetter, Department of Botany and Chemistry, University of British Columbia
Chair of Oral Examination:
Dr. Bradly Buckham, Department of Mechanical Engineering, UVic
Dr. David Capson, Dean, Faculty of Graduate Studies
Abstract
Plants produce a rich variety of natural products to face environmental constraints. Enzymes
of the cytochrome P450 CYP98 family are key actors in the production of phenolic bioactive
compounds. They hydroxylate phenolic esters for lignin biosynthesis in angiosperms, but also
produce various other bioactive phenolics. We characterized CYP98s from a moss, a
lycopod, a fern, a conifer, a basal angiosperm, a monocot and from two eudicots. We found
that substrate preference of the enzymes has changed during evolution of land plants with
typical lignin-related activities only appearing in angiosperms, suggesting that ferns, similar to
lycopods, produce lignin through an alternative route. A moss CYP98 mutant revealed
coumaroyl-threonate as CYP98 substrate in vivo and showed a severe phenotype. Multiple
CYP98s per species exist only in the angiosperms, where we generally found one isoform
presumably involved in the biosynthesis of monolignols, and additional isoforms, resulting
from independent duplications, with a broad range of functions in vitro.
Les plantes produisent une grande variété de produits naturels pour faire face aux conditions
environnementales. Les enzymes de la famille CYP98 des cytochromes P450 sont des
enzymes clés dans la production des composés dérivés de la voie des phénylpropanoïdes.
Ces enzymes sont impliqués dans l'hydroxylation des esters phénoliques pour la biosynthèse
des monolignols chez les angiospermes, mais ils sont également impliqués dans la
production de divers autres composés phénoliques solubles. Nous avons caractérisé des
CYP98 représentatifs des mousses, Lycopodes, fougères, Gymnospermes, Angiospermes
basales, Monocotylédones et Eudicotylédones et démontré que leur préférence de substrat a
changé au cours de l'évolution. Un mutant knock-out du CYP98 de mousse a révélé un
phénotype sévère et que le coumaroyl-thréonate est substrat de l’enzyme in vivo. Une
duplication des CYP98s ne peut être observée que dans le génome des Angiospermes, qui
présentent généralement une isoforme potentiellement impliqué dans la biosynthèse de la
lignine et une autre, résultant de duplications indépendantes, dont le spectre de substrats est
plus large in vitro.