CE11 - Caractérisation des structures et relations structure-fonction des macromolécules biologiques

Organisation supramoléculaire du cycle de Calvin-Benson – CALVINTERACT

Calvinteract

Organisation supramoléculaire de la voie de Calvin Benson

Détermination de nouvelles structures du cycle de Calvin Benson

Le projet propose de définir dans un organisme unicellulaire modèle, l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii, l'ensemble des structures des enzymes de Calvin Benson permettant la fixation de carbone. Outre les structures individuelles nouvellement déterminée pour des enzymes chloroplastiques, le projet s'attache à décrire les états homo-oligomériques de ces protéines, leurs interaction avec des régulateurs redox, les thiorédoxines, et les interactions protéine-protéine que les enzymes peuvent faire entre elles. Par biologie de synthèse, de nouvelles interactions sont conçues et leurs effets testés sur l'efficacité enzymatique et le métabolisme.

Le projet dépend principalement de la détermination de structures à haute résolution par cristallographie aux rayons X d'enzymes recombinantes surexprimées dans l'hôte Escherichia coli. Au cours des premiers mois du projet, nous avons soumis une des enzymes à une analyse par microscopie électronique. Les états complexés des protéines sont recherchés dans des extraits d'algues, par chromatographies d'abord et co-immuno-précipitations à l'avenir.
Une stratégie de prédiction des interactions protéine-protéine par analyse in silico a été mise en place dans le cadre d'une nouvelle collaboration.

Les structures de toutes les enzymes non encore déterminée, sauf une, ont été obtenues. Un nouveau régulateur rédox a été identifié par l'analyse des résidus de surface du modèle cristallographique. Des états de hauts poids moléculaires de certaines enzymes ont été observés sur chromatographie d'exclusion stérique, ces expériences appellent des validations et des caractérisations plus avancées.

L'isolation de complexes multi-enzymatiques in vitro et la construction de complexe artificiels sont les objectifs principaux faisant l'objet des efforts de la deuxième phase du projet.

La photosynthèse est la principale source de Carbone et d'énergie pour la biosphère. Le cycle de Calvin-Benson fixe le dioxyde de Carbone atmosphérique en trioses organiques dans le stroma des chloroplastes. Si les onze activités catalytiques constituant le cycle s'avèrent individuellement nécessaires à la fixation, nous disposons de peu d'informations sur la coopération supra-moléculaire entre ces enzymes. Afin de comprendre le fonctionnement du cycle de Calvin-Benson en tant que système intégré, le projet CALVINTERACT ambitionne de déterminer les structures cristallographiques de trois complexes multi-protéiques, de caractériser in vitro leurs interactions protéine-protéine et de détecter des complexes extraits de cellules. Nous compléterons les analyses des interactions natives par la création de complexes multi-enzymatiques artificiels, suivant une approche de biochimie synthétique. Les effets sur l'activité photosynthétique seront mesurés dans l'algue unicellulaire modèle Chlamydomonas reinhardtii.

Coordination du projet

Julien HENRI (Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

LBMCE Biologie moléculaire et cellulaire des eucaryotes

Aide de l'ANR 267 960 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2019 - 48 Mois

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