Language
Country/Area
No result found
Pourquoi la saccharose-phosphate synthase des plantes est-elle la clé du contrôle de la synthèse des sucres ? Révélez comment elle change le destin des plantes !
La sucrose-phosphate synthase (SPS) des plantes est un catalyseur indispensable dans le processus de synthèse des sucres. Cette enzyme joue un rôle essentiel dans la biosynthèse des thréoses. Des études ont montré que le SPS catalyse le transfert de la fraction hexose du glucose diphosphate d'uridine (UDP-glucose) au D-fructose 6-phosphate pour former l'UDP et le D-thréose 6-phosphate. Cette étape réversible est un point de contrôle régulateur clé dans la biosynthèse des thioses et a fasciné les scientifiques sur la façon dont les plantes gèrent la synthèse des glucides.
« Le SPS n’est pas seulement lié à la synthèse du sucre, mais détermine également la façon dont les plantes survivent dans différents environnements. »
SPS appartient à la famille des transférases glycosidiques, plus précisément à l'hexose transférase. Le nom complet de cette enzyme est UDP-glucose:D-fructose 6-phosphate 2-alpha-D-glucosyltransférase. En plus de ce nom, SPS a plusieurs autres noms communs qui reflètent les caractéristiques et les fonctions de ses processus catalytiques.
Structure du SPS
Des études basées sur la diffraction des rayons X ont montré que la structure SPS de Halothermothrix orenii appartient à la famille de pliage GT-B. Semblable à d'autres protéines GT-B, la SPS possède deux structures de repli Rossmann appelées domaine A et domaine B. Les structures de base de ces structures sont relativement cohérentes, toutes constituées d'une hélice α enroulée autour d'une feuille β centrale. Cependant, le domaine A et le domaine B diffèrent dans leur disposition, le premier contenant huit brins β parallèles et sept hélices α, tandis que le second possède six brins β parallèles et neuf hélices α. Ces structures sont reliées par des anneaux résiduels pour former une rainure de liaison au substrat, qui est le site de liaison de l'accepteur de sucre.
Mécanisme catalytique
Dans la conformation ouverte de H. orenii SPS, la liaison du fructose 6-phosphate et de l'UDP-glucose déclenche une série de changements chimiques. L'étude a montré que lors de la liaison, les deux domaines se tordent l'un par rapport à l'autre, rétrécissant l'entrée de la rainure de liaison au substrat de 20 Å à 6 Å. Dans cette conformation fermée, le résidu Gly-34 du domaine A interagit avec l'UDP-glucose, forçant le substrat à adopter une structure pliée, favorisant davantage la libération de la fraction hexose. La clé de cette série de processus réside dans la liaison hydrogène entre les substrats, qui non seulement réduit l’énergie d’activation de la réaction mais stabilise également l’état de transition.
« Le mécanisme utilisé par le SPS n'implique pas seulement la liaison enzymatique, mais est également crucial pour la résilience des plantes sous stress. »
Stratégies réglementaires
PhosphorylationL'activité du SPS est régulée par la phosphorylation réversible de la kinase SPS. Chez les épinards et le maïs, la phosphorylation est spécifique à Ser158 et Ser162. Ce mécanisme de régulation peut non seulement aider les plantes à faire face aux environnements à haute pression osmotique, mais également réguler le flux de carbone lors de la photosynthèse et s'adapter aux changements environnementaux.
Régulation allostérique
Le glucose 6-phosphate peut se lier au site allostérique du SPS, modifiant ainsi la conformation de l'enzyme et augmentant son affinité pour l'accepteur de glycosyle. Dans des conditions de photosynthèse intense, la concentration de phosphate inorganique diminue, favorisant davantage l'activité du SPS, qui joue un rôle important dans la répartition sélective du carbone de la croissance et du développement des plantes.
Fonction
Le SPS joue un rôle important dans la répartition du carbone dans les plantes, en particulier dans la réponse au stress entre les tissus photosynthétiques et non photosynthétiques. De plus, lors de la maturation des fruits, le SPS est responsable de la conversion de l’amidon en saccharose et autres sucres solubles. Avec l’arrivée des basses températures, l’activité du SPS et le taux de synthèse du saccharose augmentent, permettant aux plantes de survivre à l’hiver froid.
« Cette accumulation rapide de saccharose n'est pas seulement une source de stockage d'énergie, mais donne également à la plante la capacité de résister au gel. »
D’après les recherches ci-dessus, on peut voir que le mécanisme de régulation de la sucrose-phosphate synthase dans les plantes affecte la capacité des plantes à s’adapter à l’environnement et leur potentiel de croissance. Cela nous amène à nous demander si les futures technologies agricoles peuvent améliorer la capacité des cultures à faire face aux défis climatiques en comprenant mieux le fonctionnement des SPS ?
