Rôle des protéines de 24 et 33 kDa dans l'activité du Photsystème II : caractérisation cinétique et potentiométrique de deux transporteurs d'électron

par Alain Boussac

Thèse de doctorat en Sciences naturelles

Sous la direction de J. M. Briantais.

Soutenue en 1986

à Paris 11 , en partenariat avec Université de Paris-Sud. Faculté des Sciences d'Orsay (Essonne) (autre partenaire) .


  • Résumé

    L'activité oxygénique du Photosystème-II des Plantes Supérieures implique 3 polypeptides de poids moléculaires 18, 24 et 33 kDa situés sur la face interne de la membrane thylacoidienne. Des expériences de dissociation et de réassociation sélectives ont permis de déterminer certaines fonctions de ces 3 protéines. L'oxydation de 2 molécules d'eau se produit spontanément après que le Photosystème-II ait stocké quatre équivalents positifs sur un complexe constitué de 4 atomes de Mn au cours de 4 actes photochimiques. Les états rédox correspondants sont notés Sn, n variant de 0 à 4. Le ca²⁺ est un cofacteur essentiel dans le mécanisme de photolyse de l'eau. Après élimination des 2 protéines de 18 et 24 kDa la réaction 2 H₂O +S₄ ---> 4 H⁺ - 0₂ + S₀ est inhibée en absence de ca²⁺. En présence d'une concentration millimolaire de ca²⁺ l'intensité du dégagement d'oxygène est identique à celle mesurée en présence des 2 protéines. Le polypeptide de 24 kDa maintient l'intégrité du site de fixation du ca²⁺ pendant l'illumination. Après dissociation des 3 protéines de 18, 24 et 33 kDa l'addition de ca²⁺ ne restaure que partiellement le dégagement d'oxygène. La baisse d'activité est due à un ralentissement de la réaction S₄--->S₀. Les transitions S₁--->S₂ et 1 S₂--->S₃ ne sont pas modifiées. La stabilité à l’obscurité des états S₂, S₃ et S₄ est augmentée par l'élimination de la protéine de 33 kDa. Les électrons provenant de l'oxydation du complexe de Mn sont acheminés à la chlorophylle-centre du PS-II via un transporteur, Z, en équilibre avec une autre espèce membranaire, D, possédant des propriétés spectroscopiques très voisines. La constante K a une valeur égale à 10⁴ (K=ZD⁺ /Z⁺D). La valeur du potentiel de demi-réduction du couple D⁺/D a été mesurée : elle est de 760 mV. On peut alors estimer celle du couple Z⁺/Z à 1 V.

  • Titre traduit

    Role of the 24 and 33 kDa polypeptides in photosystem II activity : kinetic and potentiometric characterization of two electron carriers


  • Résumé

    The oxygen evolving activity of Photosystem-II of plants requires 3 polypeptides of 18, 24 and 33 kDa, which are located on the inner side of the thylakoid membrane. Selective dissociation and reconstitution allows determining some functions of the 24 and 33 kDa proteins. A pair of water molecules is spontaneously oxidized in the dark after accumulation by Photosystem-II of 4 positive charges on a cluster of 4 Mn atoms. The various redox states of the cluster are denoted Sn, n varying between 0 and 4. Ca2+ is an essential cofactor in water photolysis. After the dissociation of the 18 and 24 kDa proteins the reaction 2 H₂O +S₄ ---> 4 H⁺ - 0₂ + S₀ depends strongly of the Ca2+ concentration of the medium. The reaction is inhibited in a free-Ca2+ medium. In the presence of mM concentration of Ca2+ Photosystem-II evolves oxygen with the same rate as in the presence of the 18 and 24 kDa proteins. The 24 kDa protein protects the Ca2+ site from detrimental effects of light. After dissociation of the 18, 24 and 33 kDa polypeptides addition of Ca2+ restores oxygen evolution only partially. The efficiency loss is due to a slowdown of S₄--->S₀ transition. The transitions S₁--->S₂ and S₂--->S₃ are not affected. The stability in the dark of the S₂, S₃ and S₄ states is increased by the removal of the 33 kDa protein. The transfer of electrons from the Mn(cluster to the Photosystem-II chlorophyll center occurs via a species, denoted Z, which under some conditions is in equilibrium with another membranous species, D which possesses similar spectroscopic characteristics. The value of K (K=ZD⁺ /Z⁺D) is 104. The redox titration gives a value of 760 mV for the midpoint potential of the D⁺/D couple. We can therefore attribute a value of 1 V to the midpoint potential of the Z⁺/Z couple.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (145 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p. 128-130

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(1986)271
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