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Establishment of the implication of α- and β-amylases and α-glucan phosphorylases during starch degradation in Arabidopsis thaliana leaf

By Aline Devin

Abstract

Différentes classes d’enzymes hydrolytiques (α- et β-amylases) et phosphorolytiques (amidon-phosphorylases) des α-glucanes sont impliquées dans le métabolisme de l’amidon dans la feuille d’Arabidopsis thaliana. Pas moins de 9 β-amylases, 3 α-amylases et 2 glucane-phosphorylases ont été répertoriées dans le génome de cette plante. Afin de leur attribuer une fonction précise, une étude phénotypique complète de lignées mutantes pour les formes plastidiales de ces enzymes a été menée au cours de ce travail. Chaque isoforme d’amylase a également été croisée avec un double mutant d’enzymes de branchement, be2- be3-, qui est totalement dépourvu d’amidon et accumule du maltose de manière inhabituelle. Afin de préciser l’implication de chaque forme d’amylase pour la production de ce maltose, le contenu en maltose des triples mutants a été analysé. Nos résultats nous permettent de conforter l’hypothèse d’une fonction de régulation de BAM4. Les perturbations observées dans les mutants bam1- et bam8- montrent l’importance de ces enzymes dans le métabolisme de l’amidon. Enfin, les résultats obtenus avec le mutant aam3- ne nous révèlent rien de sa fonction. L’analyse de l’α-glucane phosphorylase plastidiale PHS1 a été couplée à celle du mutant ss4- (une forme d’amidon synthétase soluble) et du double mutant ss4- phs1-. En effet, on observe au sein de ce double mutant des grains d’une taille 4 à 5 fois supérieure à ceux de la souche sauvage ainsi qu’une très forte augmentation de la quantité d’amidon. Les résultats nous indiquent que PHS1 est impliquée dans la dégradation de l’amidon, n’attaquant pas le grain natif, et qu’elle est similaire à ses homologues des plantes supérieures.Different classes of α-glucans hydrolytic (α- and β-amylases) and phosphorolytic enzymes are implicated in starch metabolism in Arabidopsis thaliana leaves. At least, 9 β-amylases, 3 α-amylases and 2 α-glucan phosphorylases are listed in this plant genome. In order to allocate them a precise function, a complete phenotypic study of mutant lines for plastidial forms of these enzymes was investigated. Each isoform of amylase studied was crossed with a double mutant of branching enzymes, be2- be3-, wich is free of starch and accumulating maltose which is unusual in this plant. In order to specify the implication of each form of amylase for the production of maltose in the be2- be3- mutant, maltose content of the triple mutants was analyzed. Our results allow us to strengthen the hypothesis of a regulating function of BAM4. Alterations observed in mutants bam1- and bam8- show us importance of these enzymes in starch metabolism. Finally, results obtained from analysis of aam3- mutant don’t reveal anything about its function. Analysis of plastidial α-glucan phosphorylase PHS1 was coupled with that of the mutant ss4- (a form of soluble starch synthase) and the double mutant ss4- phs1-. In fact, in this double mutant we observed starch granules 4 to 5 fold bigger than those of the wild-type strain and a strong increase of starch content. Results obtained show that PHS1 is implicated in starch degradation, don’t breaking native granule directly, and that it is similar to phosphorylases of land plants

Topics: Glucanes -phosphorylases
Year: 2010
OAI identifier:
Provided by: Theses.fr
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