Régulation de l'assimilation du CO2 chez Chlamydomonas reinhardtii par une protéine chloroplastique conditionnellement désordonnée : la CP12

Regulation of CO2 assimilation in Chlamydomonas reinhardtii by a conditionally disordered chloroplast protein: CP12

• Auteur / Autrice : Cassy Gerard
• Direction : Helene Launay, Mehdi Yemloul
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie-Santé: Biochimie structurale
• Date : Soutenance en 2024
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la vie et de la santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIP - Bioénergétique et Ingénierie des Protéines
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : BIP - E2 - Enzymologie en milieu complexe
• Jury : Président / Présidente : Sonia Longhi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Hélène Launay, Sandrine Lanfranchi, Isabelle Landrieu, Julien Henri, Thierry Chardot
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Julien Henri, Thierry Chardot

Mots clés

Mots clés libres

Cp12

Phopshoribulosekinase

Cycle de Calvin-Benson-Bassham

Protéine intrinsèquement désordonnée

Chlamydomonas reinhardtii

Résonance Magnétique Nucléair

Cp12

Phopshoribulosekinase

Calvin-Benson-Bassham cycle

Intrinsically disordered protein

Chlamydomonas reinhardtii

Nuclear Magnetic Resonance

Résumé

La protéine chloroplastique CP12 est une protéine conditionnellement désor- donnée impliquée dans la régulation de l’assimilation du CO2 chez les organismes photosynthétiques. Elle participe à la régulation lumière/obscurité du cycle de Calvin-Benson-Bassham (CBB) par sa liaison avec deux enzymes clés de ce dernier : la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase et la phosphoribulokinase. À l’obs- curité, en conditions oxydantes, la CP12 est partiellement structurée et forme un complexe ternaire impliquant ces enzymes dans lequel leurs activités enzymatiques sont réduites, ce qui stoppe le cycle de CBB. À la lumière, le chloroplaste est un environnement réducteur, et la CP12 réduite est désordonnée. Afin d’explorer d’autres fonctions que celle décrite ci-dessus, le gène de la CP12 unique a été muté dans Chlamydomonas reinhardtii pour empêcher sa production. Bien que les taux de croissance des souches de type sauvage et des souches sans la protéine CP12 soient identiques, une étude en protéomique quantitative relative a révélé que l’absence de CP12 réoriente le métabolisme de manière importante. Son rôle dans l’acquisition du carbone inorganique est exploré au cours de ces travaux. L’absence de CP12 induit une relocalisation de la RuBisCO et une affinité accrue pour le carbone inorganique. La diversité des fonctions de la CP12 peut être comprise grâce à une caractérisa- tion plus approfondie de ses propriétés structurales dans ces conditions réductrices. À ce jour, la CP12 n’a été étudiée qu’en solution, loin des conditions réelles de son environnement natif, encombré et hétérogène. Par Résonance Magnétique Nucléaire, l’influence de paramètres physico-chimiques tels que l’encombrement moléculaire, le pH ou l’effet des charges a été étudiée sur les ensembles conformationnels de la protéine. La CP12, en tant que protéine conditionnellement désordonnée, est un bon candidat pour démontrer l’influence de ces paramètres sur la conformation des protéines et la régulation des voies métaboliques

The chloroplast protein CP12 is a conditionally disordered protein involved in the regulation of CO2 assimilation in photosynthetic organisms. It plays a crucial role in the light/dark regulation of the Calvin-Benson-Bassham (CBB) cycle by interacting with two key enzymes: glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) and phosphoribulokinase (PRK). In the dark, under oxidizing conditions, the partially structured CP12 binds to these enzymes, forming a ternary complex, thereby inhibiting their activity and turning off the CBB cycle. In contrast, in light conditions, where the chloroplast environment is reducing, the protein becomes disordered. To explore additional functions of CP12, a mutation was introduced into the single CP12 gene in Chlamydomonas reinhardtii to prevent its production. Although the growth rates of the wild-type and mutant strains were similar, relative quantitative proteomics revealed that the absence of CP12 caused significant metabolic rerouting. The study primarily focused on CP12’s function in the assimilation of inorganic carbon. The absence of CP12 induced a relocation of RuBisCO and a higher affinity for inorganic carbon. The diverse functions of CP12 can be better understood by further characterizing its structural properties under reducing conditions. To date, CP12 has been studied exclusively in solution, which does not fully reflect the crowded and heterogeneous conditions of its native environment. Consequently, the effects of various physic- ochemical parameters such as molecular crowding, pH, and electrostatic forces on the protein’s conformational states have been examined. As a conditionally disordered protein, CP12 serves as an ideal model to demonstrate how these factors influence protein conformation and, in turn, the regulation of metabolic pathways