Identification du site, de la vitesse et du mécanisme photoprotectif induisant la dissipation d’énergie chez les cyanobactéries.
CEA
La lumière est une source d’énergie nécessaire à la photosynthèse mais a également des effets nocifs. Lors d’une forte illumination, l’excès d’énergie arrivant aux centres réactionnels induit l’accumulation d’Espèces Réactives de l’Oxygène (ROS) conduisant à la mort cellulaire. Pour se protéger, les cyanobactéries diminuent la taille effective de leur complexe collecteur d’énergie, le phycobilisome et l’Orange Carotenoid Protein (OCP) est essentielle pour ce mécanisme. Cette protéine, orange et inactive à l’obscurité, passe sous une forme métastable rouge et active en présence de lumière bleue-verte. Elle interagit alors avec le cœur des phycobilisomes (PBs) induisant la dissipation de l’énergie collectée sous forme de chaleur.
Une équipe de l'iBiTec-S, en collaboration avec une équipe néerlandaise, a caractérisé le site d’interaction entre l’OCP et le phycobilisome. Le cœur du phycobilisome est formé par plusieurs types de trimères d’allophycocyanine. Les deux tiers émettent à 660nm et les autres présentent une ou plusieurs formes émettant à 680nm, appelées émetteurs terminaux. L’étude des mutants des phycobilisomes et l’utilisation de mesures de fluorescence résolues dans le temps (picoseconde) a permis de démontrer qu’aucun des émetteurs terminaux n’est nécessaire pour le mécanisme et que l’OCP interagit avec les trimères émettant à 660 nm. De plus, cette équipe propose qu' un transfert de charge entre l’OCP et l’allophycocyanine est possiblement responsable de la dissipation d’énergie.
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Figure 1 : Le cœur du phycobilisome formé par différent trimères d’allophycocyanine émettant à 660 nm ou à 680 nm. Les trimères émettant à 680 nm contiennent des émetteurs terminaux : ApcD, ApcF et Lcm. L’objectif du travail était d’élucider le site d’action de l’Orange Carotenoid Protein. |
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Figure 2 : Modèle schématique du phycobilisome à l’obscurité et à la lumière montrant le transfert d’énergie et le processus de "quenching" avec les temps de transfert (définis comme 1/ vitesse de transfert). Le processus de "quenching" (15 psec) est présent seulement en condition de forte illumination. |
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Lijin Tian, Ivo H.M. van Stokkum, Rob B. M. Koehorst, Aniek Jongerius, Diana Kirilovsky, and Herbert van Amerongen (2011). Site, rate and mechanism of photoprotective quenching in cyanobacteria. J. Am. Chem. Soc., 133 (45) 18304-18311.
Denis Jallet, Michal Gwizdala and Diana Kirilovsky (2012). ApcD, ApcF and ApcE are not required for the Orange Carotenoid Protein related phycobilisome fluorescence quenching in the cyanobacterium Synechocystis PCC 6803. Biochim Biophys Acta doi: 10.1016/j.bbabio.2011.11.020