L'assemblage des phycobilisomes chez la cyanobactérie Synechocystis sp. PCC6803

Phycobilisome assembly in Synechocystis sp. Strain PCC6803

• Auteur / Autrice : Bettina Ughy
• Direction : Bruno Robert, Zoltán Gombos
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences biologiques
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Paris 11 en cotutelle avec Institute of plant biology, Szeged
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés libres

Ferredoxine-NADP(H)-Oxidoréductase

Photosynthèse

Résumé

Dans les cyanobactéries, des complexes macromoléculaires appelés phycobilisomes (PBS) collectent l'énergie lumineuse pour la photosynthèse. Le PBS de Synechocystis PCC6803 est constitué d'un centre composé d'allophycocyanine (AP) duquel rayonnent six bâtonnets composés de phycocyanine (PC). Dans ces structures, les linkers (polypeptides de liaison) assurent l'assemblage des phycobiliprotéines (AP et PC) et modulent leurs propriétés de façon à optimiser le transfert d'énergie. Les deux gènes cpcG codent le linker LRC qui relie les bâtonnets au centre. Nous avons montré que ces deux gènes étaient transcrits puis en créant des inactivations de l'un ou de l'autre, nous avons trouvé que seul cpcG1 a une fonction dans le PBS. Le gène cpcG2 est donc un pseudogène transcrit. Les autres sous unités des bâtonnets (PC et autres linkers, les LR) sont codées dans l'opéron cpc. Le rôle de chaque LR a été étudié par mutagenèse de deux gènes cpcC codants ces linkers. L'analyse de la composition des PBS issus de ces mutants nous a ainsi révélé l'épistasie de cpcC2 sur cpcC1, témoin de leur rôle spécifique et séquentiel dans l'assemblage des bâtonnets. L'analyse de trois mutants allèliques de cpcC2 a montré l'effet polaire des cassettes utilisées (aphI, aadA) sur les transcriptions de l'opéron cpc. Par ailleurs, deux isoformes de la ferredoxine﷓NADP(H)﷓oxidoréductase (FNR), enzyme qui catalyse la production du NADPH, sont détectées dans Synechocystis PCC6803 : l'une de 46 kDa, associée au PBS et l'autre de 34 kDa, soluble. Nous avons montré, par mutagenèse, que ces isoformes étaient produites par des sites d'initiations de traduction différents à partir du gène unique petH codant la FNR.

In cyanobacteria a large pigment-protein complex, called phycobilisome (PBS) harvests light energy for photosynthesis. The PBS of the cyanobacterium Synechocystis sp. Strain PCC6803, the target of our investigations, consists of a three-cylindrical core from which six rods radiate. Linker polypeptides assemble phycobiliproteins within these structures and optimize light absorption and energy transfer. In this strain two genes encode the rod-core linker (LRC). First of all we showed that these two genes were transcribed then by the inactivation of one or the other, we found that only the cpcG1 encoded a functional LRC. The remaining PBS-rod-subunits are encoded in the cpc operon. We generated and characterized interposon mutants in the three rod-linker genes of Synechocystis PCC6803. CpcC1 encoding the 33-kDa linker was found to be epistatic to cpcC2 encoding the 30-kDa linker, indicating a specific and sequential role for each of these two linkers in rod growth. Three allelic mutants affecting cpcC2 revealed a polar effect of commonly used gene cassettes (aphI, aadA) on the operon's steady-state transcripts and an effect of rod linker availability on the amount of phycocyanin incorporated in the PBS. In addition, two isoforms of the ferredoxin-NADP(H)-oxidoreductase (FNR), which catalyzes electron transfer between ferredoxin and NADP(H), were detected in Synechocystis PCC6803: a 46. 3-kDa isoform that is associated to the PBS and a soluble 34. 3-kDa isoform. We showed that these FNR isoforms were the products of different translation initiation sites of petH, the FNR encoding gene.