PhotoSULF — Le lien manquant entre la photosynthèse et le métabolisme du SULFur chez les cyanobactéries

Une question des plus intrigantes dans l’apparition de l’atmosphère oxygénée est comment la photosynthèse oxygénique a évolué, probablement à partir d'une photosynthèse anoxygénique à base de soufre. Les cyanobactéries primitives “ont inventé” la photosynthèse oxygénique et dans l’océan primitif encore faiblement oxygéné, elles étaient capables de réaliser à la fois la photosynthèse oxygénique et anoxygénique. Certains des mécanismes biochimiques qui leur ont permis de changer de métabolisme en fonction des conditions environnementales sont encore présents chez les cyanobactéries modernes. Par exemple, la protéine D1 du centre réactionnel du Photosystème II peut être remplacée par une isoforme D1 phylogénétiquement ancienne lorsque les cellules sont exposées à un faible taux d'oxygène. En outre, une nouvelle hémoprotéine appelée Tll0287 a été trouvée exprimée uniquement avec la protéine D1 induite par un faible taux d'oxygène dans la cyanobactérie thermophile Thermosynechococcus elongatus. Largement répandue chez les cyanobactéries, tll0287 se trouve dans le même opéron qu'une autre ancienne protéine, la sulfure-quinone oxydoréductase (SQR), une enzyme qui catalyse l'oxydation du sulfure alimentant les électrons dans l'appareil photosynthétique. Ces résultats suggèrent un lien, actuellement inconnu, entre le PSII exprimant l’isoforme de D1 exprimée en faible teneur en oxygène et l'exposition au sulfure. PhotoSULF vise à étudier et comprendre les mécanismes de régulation qui permettent à la photosynthèse de se produire en présence d’une faible teneur en oxygène et en présence de sulfure en utilisant une combinaison de techniques de biochimie, de biophysique et de biologie moléculaire. La compréhension de ces mécanismes est importante pour comprendre l'évolution de la photosynthèse, en particulier le commutateur biochimique inconnu qui a permis la transition entre les métabolismes anoxygénique et oxygénique chez les cyanobactéries.