Mécanismes de phosphorylation de la phosphoénolpyruvate carboxylase des feuilles de Sorgho : Identification de la PEPC protéine sérine kinase, rôle physiologique de la modification post-traductionnelle de la PEPC chez les plantes à métabolisme de type C₄

Abstract

Dans les feuilles de Sorgho la phosphoénolpyruvate carboxylase (PEPC, forme photosynthétique) est régulée par l’action de métabolites photosynthétiques (L-malate, rétro-inhibiteur, Glucose-6P et trioses-P, activateurs allostériques) et par une modification post-traductionnelle qui opère par phosphorylation diurne sur le résidu sérine n°8 du domaine N-terminal de la protéine). Une méthode de purification par immunochromatographie de la PEPC a été mise au point dans le but de comparer les structures quaternaires et les propriétés fonctionnelles et de régulation des formes phosphorylée et déphosphorylée. La phosphorylation de la PEPC entraîne une augmentation de son activité catalytique et de son Ki apparent pour le malate. Par la suite, nous avons identifié la PEPC protéine sérine-kinase, dont l’activité est fortement stimulée à la lumière par une néo-synthèse protéique. La chaîne de transduction du signal lumineux, qui est à l’origine de la phosphorylation de la PEPC, ferait intervenir la chaîne de transfert électronique dans les thylacoïdes, la production d’ATP et le cycle de Benson-Calvin. Nos résultats suggèrent qu’un métabolite probablement photosynthétique déclencherait la synthèse de la protéine kinase dont l’activité dépend de l’intensité lumineuse. L’utilisation du cycloheximide, inhibiteur de synthèses protéiques cytosoliques, empêche la phosphorylation in vivo de la PEPC et diminue fortement la capacité de fixation photosynthétique du CO₂ par la feuille. On peur donc proposer l’hypothèse d’une corrélation étroite entre la photosynthèse C₄ et la phosphorylation de la PEPC. La phosphorylation de la PEPC constituerait un mécanisme de protection de l’enzyme contre les concentrations particulièrement élevées de malate à la lumière dans la feuille. De plus, en s’ajustant au niveau de l’énergie lumineuse, elle contribuerait à la coordination des cycles C₄ et de Benson-Calvin et ainsi à l’homéostasie photosynthétique C₄.