PHOSPHORÉGULATION DE LA 2-PHOSPHOGLYCOLATE PHOSPHATASE (PGLP1) D'ARABIDOPSIS THALIANA

par Pauline Duminil

Projet de thèse en Biologie

Sous la direction de Nathalie Glab.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences du Végétal : du gène à l'écosystème , en partenariat avec Institut de Sciences des Plantes de Paris-Saclay (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    La vie sur Terre repose sur la photosynthèse, qui produit de l'oxygène et permet l'assimilation du CO2 en matière organique. Néanmoins, la ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (RuBisCO) possède également une activité oxygénase générant des composés toxiques qui sont métabolisés par la photorespiration. Comme cette voie a un coût important en énergie et en pouvoir réducteur et qu'elle conduit à la libération de CO2 et d'ammoniac, la photorespiration est devenue une cible pour l'amélioration du rendement des plantes. Les enzymes centrales de la voie photorespiratoire sont toutes identifiées mais leur régulation reste encore mal connue. Des données récentes indiquent que toutes les enzymes de la voie à l'exception d'une, peuvent être phosphorylées suggérant que la phosphorylation puisse être une composante de cette régulation. Ce projet de thèse se focalisera sur la phosphorégulation de la première enzyme du cycle photorespiratoire, la 2-phosphoglycolate (2PG) phosphatase (PGLP1) qui produit du glycolate à partir du 2PG, un composé qui inhibe in vitro une enzyme du cycle de Calvin, la triose phosphate isomérase. À ce jour, quatre phosphopeptides ont été identifiés pour PGLP1. Ainsi pour chacun des sites, l'effet de la phosphorylation sur l'activité PGLP et les propriétés cinétiques de l'enzyme seront évaluées grâce à l'utilisation de protéines recombinantes (WT et versions mutées). Alors l'impact de la phosphorylation/non-phosphorylation de PGLP1 sur le développement, la physiologie et le métabolisme de la plante sera analysé en déterminant plusieurs paramètres (croissance, profils métaboliques ciblés ou non, échanges gazeux au niveau de la feuille) chez le mutant pglp1 d'Arabidopsis thaliana dans lequel PGLP1 WT vs nonphosphorylable ou mimant la phosphorylation aura été introduit. Des modifications de localisation ou/et de stabilité seront également analysées si le mutant KO pglp1 n'est pas complémenté. Par ailleurs, des modifications, induites par des stress, du statut de phosphorylation de PGLP1 (et des autres enzymes photorespiratoires) seront analysées par phosphoprotéomique site-spécifique. Enfin, le mutant pglp1 sera utilisé afin de mieux comprendre l'effet toxique du 2PG sur la photosynthèse foliaire.

  • Titre traduit

    PHOSPHOREGULATION OF THE 2-PHOSPHOGLYCOLATE PHOSPHATASE (PGLP1) OF ARABIDOPSIS THALIANA


  • Résumé

    Terrestrial life relies on photosynthesis to produce oxygen and to assimilate CO2 into organic matter. However, ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase (RuBisCO) also has an oxygenase activity producing toxic metabolites that must be removed via photorespiration. Since photorespiration has a high cost in energy and reducing power and it leads to CO2 and ammonia release, this pathway has become a target to improve plant yield. The core photorespiratory enzymes have been identified but their regulation is still poorly understood. It seems that protein phosphorylation represents a key regulatory component of the photorespiratory cycle since recent data indicate that all but one of the core photorespiratory enzymes can be phosphorylated. This thesis project will focus on the phosphoregulation of the first enzyme of the photorespiratory cycle, the 2-phosphoglycolate (2PG) phosphatase (PGLP1) that makes glycolate from 2PG, a compound that can inhibit the key Calvin cycle enzyme triose phosphate isomerase in vitro. To date, four PGLP1 phosphopeptides have been identified and the effect of each phosphorylation site on PGLP activity and kinetic properties will be assessed using recombinant proteins (WT and mutated variants). The impact of PGLP1 phosphorylation/non-phosphorylation on plant physiology and metabolism will be analyzed through the determination of several parameters (growth, targeted and non-targeted metabolite profiling and leaf gas-exchange) of an Arabidopsis thaliana pglp1 mutant in which WT vs non-phosphorylable or phosphomimic PGLP1 have been introduced. The localization and the stability of modified PGLP1 will also be investigated, if the pglp1 KO line is not complemented. Stress-induced changes in the phosphorylation state of PGLP1 (and other photorespiratory enzymes) will be analyzed by sitespecific phosphoproteomics. Finally, the pglp1 mutant will be used to better understand the toxic effect of 2PG on leaf photosynthesis.