Les plantes et les algues convertissent l’énergie solaire en énergie chimique grâce à la photosynthèse. Ce processus est vital pour la vie sur Terre et nous fournit de l’oxygène, de la nourriture, des carburants et d’autres produits précieux. La photosynthèse se produit à l’intérieur des cellules, dans des structures appelées chloroplastes.
Pour mieux comprendre le fonctionnement interne de ces structures, les chercheurs ont cartographié l’emplacement de 1 034 protéines à l’intérieur du chloroplaste de l’algue verte unicellulaire Chlamydomonas. Cette carte est un atlas spatial du protéome chloroplastique, soit toutes les protéines que l’organisme peut produire.
Le travail est publié dans la revue Cellule.
Les modèles de localisation de protéines distinctes ont découvert de nouvelles structures chloroplastiques et révélé une nouvelle organisation spatiale à l’intérieur du chloroplaste. Les chercheurs ont également identifié de nouveaux composants de structures chloroplastiques connues telles que l’enveloppe chloroplastique, ses complexes ADN-protéine, les microcompartiments de stockage des graisses et les corps protéiques impliqués dans la capture du dioxyde de carbone de l’atmosphère.
L’équipe a identifié ces nouveaux composants en étudiant leur interaction avec des protéines connues. Ils ont découvert de nombreuses protéines résidant à la fois dans le chloroplaste et dans d’autres structures cellulaires, suggérant une nouvelle fonction et une nouvelle communication entre ces structures.
Les scientifiques ont ensuite appliqué des méthodes d’apprentissage automatique sur l’atlas des protéines pour générer des prédictions sur l’emplacement de toutes les protéines de Chlamydomonas. Cela leur a permis d’attribuer des fonctions putatives à de nombreuses protéines non caractérisées en fonction de leur emplacement cellulaire.
Cet atlas offre aux scientifiques un aperçu de la fonction des protéines et de l’organisation des chloroplastes dans l’organisme. Grâce à cet atlas et aux algorithmes d’intelligence artificielle, les enquêteurs ont également pu prédire l’emplacement de toutes les protéines de Chlamydomonas.
La conception de plantes cultivées aidera à relever les défis liés à la production d’aliments, de carburants et de produits qui découlent du changement climatique. Les scientifiques ont besoin d’une compréhension biologique de base de la photosynthèse pour améliorer la productivité des cultures. Ces recherches posent les bases pour décrypter le fonctionnement interne du chloroplaste, la structure cellulaire au cœur de la photosynthèse.
Plus d’information:
Lianyong Wang et al, Un atlas des protéines chloroplastiques révèle des structures ponctuées et une organisation spatiale des voies de biosynthèse, Cellule (2023). DOI : 10.1016/j.cell.2023.06.008