Pyrenoid functions revealed by proteomics in Chlamydomonas reinhardtii
Notice bibliographique
Résumé
Organelles are intracellular compartments which are themselves compartmentalized. Biogenic and metabolic processes are localized to specialized domains or microcompartments to enhance their efficiency and suppress deleterious side reactions. An example of intra-organellar compartmentalization is the pyrenoid in the chloroplasts of algae and hornworts. This microcompartment enhances the photosynthetic CO2-fixing activity of the Calvin-Benson cycle enzyme Rubisco, suppresses an energetically wasteful oxygenase activity of Rubisco, and mitigates limiting CO2 availability in aquatic environments. Hence, the pyrenoid is functionally analogous to the carboxysomes in cyanobacteria. However, a comprehensive analysis of pyrenoid functions based on its protein composition is lacking. Here we report a proteomic characterization of the pyrenoid in the green alga Chlamydomonas reinhardtii. Pyrenoid-enriched fractions were analyzed by quantitative mass spectrometry. Contaminant proteins were identified by parallel analyses of pyrenoid-deficient mutants. This pyrenoid proteome contains 190 proteins, many of which function in processes that are known or proposed to occur in pyrenoids: e.g. the carbon concentrating mechanism, starch metabolism or RNA metabolism and translation. Using radioisotope pulse labeling experiments, we show that pyrenoid-associated ribosomes could be engaged in the localized synthesis of the large subunit of Rubisco. New pyrenoid functions are supported by proteins in tetrapyrrole and chlorophyll synthesis, carotenoid metabolism or amino acid metabolism. Hence, our results support the long-standing hypothesis that the pyrenoid is a hub for metabolism. The 81 proteins of unknown function reveal candidates for new participants in these processes. Our results provide biochemical evidence of pyrenoid functions and a resource for future research on pyrenoids and their use to enhance agricultural plant productivity. Data are available via ProteomeXchange with identifier PXD004509.
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Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».