La GPI O-acyltransférase régule la mécanique des plantes. Crédit :IGDB
L'ancrage du glycosylphosphatidylinositol (GPI) est une modification post-traductionnelle importante, qui attache les protéines non transmembranaires au feuillet externe de la membrane plasmique (PM). Il participe à de nombreux processus biologiques en facilitant la perception du signal, l'adhésion cellulaire, le transport et le métabolisme. Les fragments GPI matures des eucaryotes contiennent généralement une structure centrale de glycane conservée et une queue lipidique variable, et la partie lipidique est importante pour cibler les protéines ancrées au GPI (GPI-AP) vers les endroits destinés à la surface cellulaire. Les différences de structure lipidique indiquent donc des voies de tri variées pour les GPI-AP. La synthèse des lipides GPI implique des réactions de remodelage en plusieurs étapes, qui convertissent les chaînes d'acides gras insaturés en lipides saturés et forment finalement des queues lipidiques variées chez la levure et les animaux.
Les usines ont environ 300 points d'accès GPI. Parmi les multiples fonctions biologiques, l'assemblage de la paroi cellulaire végétale est proposé comme l'un de leurs rôles clés. Cependant, les mécanismes de modification du GPI, en particulier le remodelage lipidique, et les rôles dans l'organisation de la paroi cellulaire sont encore assez flous.
Des chercheurs dirigés par le professeur Zhou Yihua de l'Institut de génétique et de biologie du développement de l'Académie chinoise des sciences (CAS) ont récemment rapporté que BRITTLE CULM16, une remodelase lipidique d'ancrage du glycosylphosphatidylinositol, est nécessaire pour cibler les protéines modifiées à la surface cellulaire et régit la paroi cellulaire biomécanique.
Grâce à la caractérisation du mutant 16 (bc16) du chaume cassant du riz, BC16 a été identifié comme codant pour une O-acyltransférase liée à la membrane (MBOAT) dans le remodelage des lipides GPI et co-exprimé avec de nombreux gènes formant des GPI. BC16 est situé dans le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi.
Par l'introduction de BC16 dans un mutant de levure déficient en un homologue de MBOAT, le défaut de croissance du mutant de levure a été entièrement sauvé et les anomalies de la structure lipidique des GPI-AP ont été largement restaurées. L'analyse par spectrométrie de masse des lipides GPI-AP du riz a révélé que le phosphatidylinositol saturé et le phosphatidylcéramide sont la principale composition de lipides GPI chez les plantes, et ceux-ci sont fortement réduits dans le mutant bc16.
En utilisant BC1, un GPI-AP connu impliqué dans la formation de la paroi cellulaire secondaire, et plusieurs GPI-AP comme rapporteurs, le remodelage lipidique médié par BC16 a été démontré nécessaire pour cibler les GPI-AP sur des microdomaines spécifiques au PM. Fait intéressant, la cellulose synthase CESA4 se localise probablement également dans ces microdomaines PM, fournissant des preuves essentielles de la fonction BC16 dans la formation de la paroi cellulaire.
De plus, la microscopie à force atomique et l'analyse par nanoindentation ont révélé un alignement anormal des nanofibrilles cellulosiques dans bc16, similaires à celles de bc1, ce qui entraîne une modification des modules élastiques et une diminution de la résistance mécanique.
Ce travail est le premier à expliquer la fragilité des cultures d'un point de vue biomécanique.
Par conséquent, cette étude fournit de nouvelles informations sur la maturation des lipides GPI des plantes et décrit un mécanisme pour régir la mécanique de la paroi cellulaire et la résistance mécanique des plantes, offrant un outil pour la conception moléculaire de cultures d'élite avec une force de support optimale.
Ce travail, intitulé "Le remodelage des lipides d'ancrage du glycosylphosphatidylinositol dirige les protéines vers la membrane plasmique et gouverne la mécanique de la paroi cellulaire", a été publié dans The Plant Cell le 17 août. + Explorer plus loin
