Régulation de la traduction chloroplastique chez Chlasmydomonas reinhardtii (cytochrome f et autres protéines CES...)

Abstract

La biogenèse de l'appareil photo synthétique nécessite l'action concertée des génomes nucléaires et chloroplastiques pour produire en quantité stœchiométrique les sous-unités des complexes de la membrane photo synthétique, d'origine génétique double. Ce travail effectué sur l'organisme modèle Chlamydomonas reinhardtii présente un mécanisme original traduisant cette concertation: le processus CES (Contrôle par Epistasie de Synthèse), reposant sur une régulation de la traduction. En étudiant le gène chloroplastique petA codant le cytochrome f, une protéine majeure du complexe cytochrome b6f, nous montrons que sa traduction dépend de l'assemblage de la protéine au sein du complexe. En absence de ses partenaires d'assemblage, la synthèse du cytochrome f- mais pas sa stabilité est réduite. Nous présentons une caractérisation du mécanisme impliquant: I) une régulation de l'initiation de la traduction; II) un domaine régulateur porté par la protéine CES ; III) un effecteur ternaire, plutôt qu'une interaction directe entre le motif régulateur et la région 5' non-traduite du gène CES. Cet effecteur pourrait être un activateur traductionnel, qui piégé par la sous-unité non-assemblée, ne serait plus disponible pour initier la traduction. Nous avons caractérisé un activateur traductionnel, requis spécifiquement pour l'initiation de la traduction du gène petA, le gène TCA1, qui pourrait être l'effecteur du processus CES. Enfin, nous avons démontré l'existence d'autres protéines CES au sein des complexes de la membrane photosynthétique de C. reinhardtii. Le contrôle de la traduction par l'assemblage des sous-unités PsaA et PsaC du photosystème I, et des sous-unités D1 et P5 du photo système II repose sur le même mécanisme: une autorégulation négative de l'initiation de la traduction par la sous-unité CES non-assemblée. Ces observations posent la question d'une éventuelle généralisation du processus CES et de son mécanisme aux plantes supérieures, et à un autre organite, la mitochondrie.The biogenesis of the photosynthetic protein complexes requites the co-ordinate interaction of the nuclear and chloroplast genomes in order to produce in stoichiometric amounts their subunits. I contributed to the characterization of an unique mechanism of regulation: the CES process (Control by Epistasy of Synthesis) in the unicellular green alga Chlamydomonas reinhardtii. Using the chloroplast petA gene, encoding cytochrome f, a major subunit of the cytochrome b6f complex, we showed that petA translation depends on its assembly state: in the absence of its assembly partners, cytochrome f synthesis is inhibited at the level of translation initiation. Moreover, an autoregulation is exerted by a regulatory motif of the unassembled cytochrome f CES subunit. A ternary effector may "shuttle" the CES control between the regulatory motif of the protein and the 5' untranslated region of the CES (petA) transcript. I characterized the TCA1 nuclear encoded translational activator, specifically required for the initiation of the translation of the petA RNA. TCA1 may be the effector of the CES process: in our model, competitive binding of TCA1 to cytochrome f's regulatory motif would decrease petA translation efficiency. Finally, I have shown that this assembly-dependent regulation of translation also occurs for chloroplast-encoded subunits of other photosynthetic complexes of C. reinhardtii such as PsaA and PsaC subunits of Photosystem I, as well as D1 and P5 subunits of Photosystem II. In all cases, the CES mechanism is conserved. These observations raise interesting questions as to the possible generalization of the CES process to vascular plants, and to the mitochondrion.ORSAY-PARIS 11-BU Sciences (914712101) / SudocSudocFranceF