Biosynthèse des polysaccharides de paroi chez les algues brunes : criblage d'activités glycosyl transférases – BrownSugar

Les algues brunes dominent les zones côtières. Des projets de cultures ont essaimés en Europe, surtout de Saccharina latissima. Les carbohydrates sont parmi les 1ers débouchés industriels et sont des composés majeurs de cette biomasse. Les principaux sont les alginates et les polysaccharides sulfatés contenant du fucose (FCSP) dont les fucanes, en provenance des matrices extracellulaires (MEC). Les alginates sont utilisés comme agent texturant dans l’industrie et les FCSP ont un potentiel avéré en applications biomédicales. Malgré cela il n’existe quasiment aucune connaissance sur les voies de biosynthèse de ces polysaccharides. Chez les eucaryotes, les glycosyltransférases (GTs) sont des enzymes clés dans la synthèse des glycannes, pour majorité localisée dans l’appareil de Golgi et à la membrane plasmique. Chez les algues brunes le premier génome séquencé (2010), nous a permis de construire les voies hypothétiques de biosynthèse des glycannes. Nous avons suggéré des gènes candidats codant des GT pouvant être impliquées dans la synthèse des fucanes et des alginates. Elles ont a priori des localisations subcellulaires distinctes. Pourtant ces candidats restent spéculatifs et aucune GT n’a jusqu’à présent été purifiée et/ou exprimée de façon recombinante chez les algues brunes. Le projet Brown Sugar vise à caractériser pour la 1ère fois et d’un point de vue fonctionnel, des GTs d’algues brunes. Une approche multidisciplinaire sera utilisée, de l’analyse des gènes à l’isolation des protéines et au criblage d’activités.

En parallèle d’une tâche de management (WP4), le travail expérimental est structuré en trois volets : WP1) nous allons localiser les GTs natives et leurs protéines associées au niveau subcellulaire. Pour obtenir des fractions distinctes en organites, le fractionnement sera réalisé sur gradients de sucrose à partir d’extraits de S. latissima ; WP2) nous allons réaliser une étude bio-informatique détaillée des gènes codant des GT chez les algues brunes et nous allons exprimer de façon recombinante des gènes candidats. Nous utiliserons des bases de données génomiques/transcriptomiques exhaustives d’algues brunes, dont S. latissima ; WP3) nous allons déterminer les 1ères activités GTs d’algues brunes. Des sucres activés dédiés seront synthétisés chimiquement. La présence d’un traceur permettra la détection de l’activité enzymatique par click-chemistry. Une bibliothèque d’accepteurs est déjà disponible mais elle sera étendue. Les accepteurs/donneurs seront utilisés pour cribler les activités à la fois des GTs isolées dans le WP1 (fractions enrichies) et le WP2 (protéines recombinantes).

Ce projet est prévu pour 4 ans avec l’implication d’un équivalent de 3.6 chercheurs permanents temps plein, soutenue par le recrutement additionnel de 3 scientifiques (dont un doctorant) parmi les 4 laboratoires partenaires. Le partenaire 1 (coordinateur, WP2 leader) est l’équipe de Glycobiologie Marine de la Station Biologique de Roscoff. Il va réaliser la préparation des fractions subcellulaires (WP1, tache 1), l’expression recombinantes des GTs (WP2, tache 2), et les tests d’activité (WP3, tache 2). Le partenaire 2 (WP1 leader) est la plateforme de protéomique Protim de Rennes. Il va réaliser l’identification des protéines et la caractérisation des fractions subcellulaires préparées par le partenaire 1 (WP1, tache 2). Le partenaire 3 est l’équipe CAZy de Marseille. Il va réaliser l’annotation experte des GTs (WP2, tache 1). Le partenaire 4 (WP3 leader) est l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes. Il va synthétiser les sucres donneurs activés marqués et des accepteurs, en privilégiant des substrats permettant le criblage d’activités FucT et ManAT (WP3, tache 1).

Ces 1ères caractérisations biochimiques de GTs d’algues brunes représenteront une avancée significative dans la compréhension de la synthèse des polysaccharides chez ces organismes. Le projet Brown Sugar s’inscrit dans le soutien du développement de l’économie bleue.