La formation de clusters fer-soufre dans les plantes
Dans un contexte de changement climatique global et de conditions environnementales dynamiques, il est essentiel de comprendre la régulation et le rôle des clusters Fe-S dans le chloroplaste. Dans cet esprit, des chercheurs ont lancé le projet INTEGRREGULFESPLAST financé par l'UE. Des recherches antérieures ont montré que l'enzyme cystéine désulfurase CpNifS est nécessaire pour l'approvisionnement en S au cours de l'assemblage des clusters Fe-S dans les chloroplastes. La protéine CpSufE se lie à CpNifS pour assembler les clusters Fe-S. Cependant, les connaissances sur la manière exacte dont les chloroplastes assemblent ces clusters restent sommaires. Pour résoudre ce problème, les chercheurs ont suivi une approche intégrée biochimique-physiologique-génétique sur la plante modèle Arabidopsis thaliana pour étudier le système d'assemblage Fe-S du chloroplaste. Les plantes ont été cultivées sous conditions hydroponiques pour évaluer leurs réactions aux variations en termes d'alimentation et d'environnement. En particulier, des tests ont été effectués pour des niveaux de Fe et de S différents, ainsi que dans des conditions de luminosité variées. Les chercheurs ont évalué les modifications des paramètres physiologiques et phénotypiques telles que la biomasse végétale, le contenu en chlorophylle, l'activité photosynthétique et l'expression des gènes. À l'aide de techniques telles que le Western blot (transfert de protéines) et la collecte d'anticorps, les scientifiques ont pu observer des variations des niveaux de protéines cibles et dans la régulation Fe-S. Des constructions artificielles provoquées par interférence par l'ARN ont été conçues et des plantes mutantes par KO sélectionnées ont été utilisées pour supprimer des protéines sous conditions et étudier leurs fonctions. Les membres du projet ont déjà isolé plusieurs composants appartenant à certaines familles de protéines associées à la biogenèse Fe-S dans le chloroplaste en utilisant l'analogie de séquence. Une découverte importante a été l'interaction de la protéine adénosine 5′-phosphosulfate réductase (APR) avec SufE et son rôle dans le métabolisme du S au cours de la formation du cluster Fe-S. Les résultats ont montré une réduction des réserves de protéines APR lorsque l'alimentation en Fe est faible, ce qui laisse penser que l'activité cystéine désulfurase dépend du Fe. En revanche, les niveaux de Fe n'avaient pas d'influence sur les niveaux de NifS et SufE. Le projet INTEGRREGULFESPLAST a établi le lien entre la fonction des protéines et la physiologie des plantes dans leur ensemble. Des avancées intéressantes ont été réalisées dans la compréhension des processus de régulation précoces impliqués dans la biogenèse Fe-S. Les activités du projet pourraient à terme être appliquées pour développer la production de biomasse et la productivité agricole avec des conséquences importantes pour la sécurité alimentaire au niveau mondial.
