Molecular characterization of iron transport in the seed : cloning of ascorbate efflux transporters.

Le fer (Fe) est un micro-élément essentiel pour les plantes. Nous avons récemment montré que l'ascorbate joue un rôle central dans le transport de Fe dans lesgrainesen participant à la réduction de Fe3+ pour l'absorption de Fe2+. En outre, l'activité de l'efflux d’ascorbate à la surface de l'embryon est cruciale dans ce processus. Nous avons utilisé une stratégie de complémentation de levure pour isoler les transporteurs d'efflux d’ascorbate, en exprimant une banqued'ADNc d'Arabidopsis dans le mutant perte de fonction de la réductase ferrique, Δfre1, incapable de se développer en carence en Fe. L’expression de deux ADNc nommésMATEet GALa permis de restaurerla croissance de Δfre1 en catalysant l’efflux de l'ascorbate dans le milieu, permettant de rétablir l'activité de réduction ferrique. Sur la base de ces résultats très prometteurs, nous avons poursuivi l’étude du rôle de ces transporteurs d'efflux d’ascorbate putatifs, MATE et GAL, dans le transport et l'homéostasie du Fe chez Arabidopsis thaliana. Dans cette étude, nous avons identifié la protéine MATE comme un transporteur vacuolaire qui est potentiellement impliqués dans le chargement d’ascorbate vers la vacuole pour réduire le Feintra-vacuolaire. Cette activité de transport est cruciale pour la remobilisation de Fe au cours de la germination et pour répondre à la carence de Fe dans le reste de la plante. La protéine GAL est localisée à la membrane plasmique où elle pourrait catalyser l’efflux d’ascorbate pour remobiliser le pool de Fe apoplastique. En effet, des mutants perte de fonction de GAL sont très sensibles à la carence en fer et perturbés dans la perception du statut nutritionnel en Fe dans des conditions de suffisance en Fe. En conclusion, les deux transporteurs d'ascorbate putatifs identifiés dans cette étude semblent être impliqués dans l'homéostasie du fer en régulant la circulation des pools de Fe subcellulaires. Cette recherche a contribué à découvrir et à mettre en évidence le lien entre le transport de fer et le métabolisme de l’ascorbate.Iron (Fe) is an essential microelement for plants. We have recently shown that ascorbate plays a central role in Fe transport to seeds by mediating Fe3+ reduction for the uptake of Fe2+. Moreover, the ascorbate efflux activity at the embryo surface was crucial in this process. We have used a yeast complementation strategy to isolate ascorbate efflux transporters, by expressing an Arabidopsis cDNA library in the Δfre1 mutant that lacks ferric reductase activity and is unable to grow in Fe limiting conditions. The expression of two cDNAs named MATE and GAL is able to rescue the growth defect of Δfre1by mediating efflux of ascorbate in the medium, reconstituting a ferric reduction activity. Therefore, we have studied the roles of putative ascorbate efflux transporters, MATE and GAL, in Fe transport and homeostasis in Arabidopsis thaliana. In this study, we have identified the MATE protein as a vacuolar transporter potentially involved in loading ascorbate to the vacuole to reduce intra-vacuolar Fe. This transport activity appears to be crucial to remobilize Fe during germination and to participate in the response to Fe deficiency in the rest of the plant, as revealed by the phenotypical analyses of knock out mutant plants. The GAL protein is localized to the plasma membrane where it could potentially catalyze the efflux of ascorbate toward the apoplast to remobilize apoplastic Fe pools. Indeed, GAL knock out mutants are highly sensitive to Fe deficiency and disturbed in the sensing of Fe nutritional status in Fe-replete conditions. In conclusion, the two putative ascorbate transporters identified in this study appear to be involved inthe iron homeostasis by regulating the movement of subcellular Fe pools. This research has contributed to discover and highlight the link between iron and ascorbate metabolism and transport