Structures et interactions des enzymes du cycle de Calvin-Benson-Bassham

Structures and interactions of Calvin-Benson-Bassham cycle enzymes

• Auteur / Autrice : Théo Le Moigne
• Direction : Julien Henri, Stéphane Lemaire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 04/10/2022
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes (Paris ; 2010-....) - Biologie computationnelle et quantitative (Paris ; 2011-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Faculté des sciences d'Orsay
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Biosphera (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Sylvie Nessler
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Mirjam Czjzek, Nicolas Rouhier, Alix Boulouis, Hélène Launay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Mirjam Czjzek, Nicolas Rouhier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Cycle du carbone

Chlamydomonas reinhardtii

Biochimie

Enzymes -- Métabolisme

Photosynthèse

Mots clés libres

Photosynthèse

Fixation de carbone

Microalgue

Biologie structurale

Photosynthesis

Carbon fixation

Microalgae

Structural biology

Résumé

La photosynthèse est l'un des principaux processus permettant la vie sur terre. Elle se déroule en deux phases, la conversion de l'énergie lumineuse et de l'eau en pouvoir réducteur et en énergie chimique et le cycle de Calvin-Benson-Bassham (CBBC) qui fixe le CO₂ atmosphérique en molécules organiques. Le CBBC est catalysé par onze enzymes, essentielles à la photosynthèse et conservées dans la lignée verte des plantes et des microalgues. Les enzymes du CBBC sont régulées par de multiples modes, dont des modifications post-traductionnelles et des interactions protéine-protéine. Afin de décrire le système CBBC au niveau moléculaire, nous avons cherché à déterminer la structure tridimensionnelle de ces enzymes à haute résolution. J'ai purifié, cristallisé, résolu et analysé les structures cristallines de la ribose-5-phosphate isomérase (RPI), de la fructose bisphosphate aldolase (FBA), de la sedoheptulose-1,7-bisphosphate (SBPase) et de la phosphoglycérate kinase (PGK) de la microalgue verte modèle Chlamydomonas reinhardtii. J'ai également recherché des complexes multi-enzymatiques entre les enzymes CBBC in vitro.

Photosynthesis is one of the main processes supporting life. It is composed of two phases, the conversion of light energy and water into reductive power and chemical energy, and the Calvin-Benson-Bassham cycle (CBBC) that fixes atmospheric CO₂ into organic molecules. The CBBC is catalyzed by eleven enzymes, essential for photosynthesis and conserved in the green lineage of plants and microalgae. CBBC enzymes are regulated by multiple modes, including post-translational modifications and protein-protein interactions. In order to describe the CBBC system at the molecular level, we aimed at determining the tridimensional structure of these enzymes at high resolution. I purified, crystallized, solved and analyzed the crystal structures of the ribose-5- phosphate isomerase (RPI), the fructose bisphosphate aldolase (FBA), the sedoheptulose-1,7-bisphosphate (SBPase), and the phosphoglycerate kinase (PGK) from the model green microalga Chlamydomonas reinhardtii, and searched for multi-enzymatic complexes formed by CBBC enzymes in vitro.