PUCHI regulates very long chain fatty acid biosynthesis during lateral root and callus formation

© 2019 National Academy of Sciences. All rights reserved. Lateral root organogenesis plays an essential role in elaborating plant root system architecture. In Arabidopsis, the AP2 family transcription factor PUCHI controls cell proliferation in lateral root primordia. To identify potential targets of PUCHI, we analyzed a time course transcriptomic dataset of lateral root formation. We report that multiple genes coding for very long chain fatty acid (VLCFA) biosynthesis enzymes are induced during lateral root development in a PUCHI-dependent manner. Significantly, several mutants perturbed in VLCFA biosynthesis show similar lateral root developmental defects as puchi-1. Moreover, puchi-1 roots display the same disorganized callus formation phenotype as VLCFA biosynthesis-deficient mutants when grown on auxin-rich callus-inducing medium. Lipidomic profiling of puchi-1 roots revealed reduced VLCFA content compared with WT. We conclude that PUCHI-regulated VLCFA biosynthesis is part of a pathway controlling cell proliferation during lateral root and callus formation

Development of a microbial platform for the biosynthesis of diterpenes and the characterization of diterpenes synthases : application to the case of ent-kaurene

Les terpènes ou isoprénoïdes forment une grande et diverse famille de moléculesnaturelles. Ils ont longtemps été valorisés au travers de l’industrie chimique et des parfums.On en retrouve également dans le secteur pharmaceutique ou dans le développement debiocarburants. Il existe deux principaux systèmes de production des terpènes ; soit par lesplantes, soit par synthèse chimique. Cependant ces procédés requièrent l’utilisation desolvants souvent nocifs et de réactifs généralement pétrosourcés. Une alternative à cesprocédés de production est la synthèse microbienne, pour laquelle des méthodes d’ingénieriemétabolique peuvent être employées pour modifier, amplifier ou créer une voie debiosynthèse d’un composé cible.L’objectif de ce travail a été de concevoir et de développer une plateforme microbienne pourla production de diterpènes (une sous-famille d’isoprénoïdes) et la caractérisation de terpènesynthases dans Escherichia coli. Comme preuve de concept, nous avons concentré nos effortssur la production de kaurène, un précurseur de plus de 600 molécules. Dans un premier tempsnous avons entrepris de reconstruire étape par étape la voie de biosynthèse du GGPP, leprécurseur de tous les diterpènes, avant de construire une voie de biosynthèse complètemenant directement au kaurène. La souche obtenue a été comparée à une souche deréférence lors de cultures en fermenteur, ce qui a permis d’apporter des connaissances surleur cinétique de croissance et leur comportement métabolique lors de la production d’unditerpène.Terpenes or isoprenoids are a large and diverse family of natural molecules. They have been valued through the chemical industry and perfumes. They are also found in the pharmaceutical sector or in the development of biofuels. Two main systems exist for terpenes production, either by plants or by chemical synthesis. However, these processes require the use of often harmful solvents and generally petroleum-based reagents. An alternative to these processes is microbial synthesis, where metabolic engineering methods allow to modify, augment or create a biosynthesis pathway to a target compound. The aim of this thesis was to design and develop a microbial platform for the production of diterpenes (a subfamily of isoprenoids) and to characterize terpene synthases in Escherichia coli. As a proof of concept, we have focused our efforts on the production of kaurene, a precursor of more than 600 molecules. In a first approach, we sought to reconstruct step by step the biosynthetic pathway of GGPP, the precursor of all diterpenes. We then built a complete kaurene biosynthesis pathway directly. The strain developed was cultivated in a bioreactor and compared to a reference strain, which made it possible to provide knowledge on their growth parameters and metabolic behaviour in a diterpene production framework