Comment les acides aminés sont-ils transportés dans les plantes ?
Les plantes produisent tous les acides aminés essentiels à la vie humaine. Cela se produit généralement dans des organites cellulaires spécialisés, les plastes. Une équipe de recherche dirigée par l'université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) a maintenant décodé le mécanisme par lequel les plantes distribuent ces acides aminés au sein de leur organisme. Dans la revue scientifique Nature Plants, les chercheurs décrivent le mécanisme et la classe de protéines de transport utilisées pour ce processus. Ces résultats pourraient contribuer à la sélection de plantes cultivées ayant une teneur plus élevée en acides aminés essentiels et donc une meilleure qualité nutritionnelle.
Les protéines - les éléments fondamentaux de chaque organisme - sont de grandes molécules composées de nombreux acides aminés. L'homme peut produire lui-même certains de ces acides aminés, mais d'autres - les "acides aminés essentiels" - doivent être apportés par l'alimentation. Les plantes synthétisent elles-mêmes les 20 acides aminés "protéinogènes" - dont sont composées les protéines - ce qui en fait le fournisseur idéal d'acides aminés pour l'alimentation humaine.
Cependant, les plantes ne produisent pas les acides aminés dans tous les domaines. Neuf de ces molécules, dont des éléments constitutifs importants tels que la lysine et l'arginine, ne sont produites que dans les plastes. Les "chloroplastes", dans lesquels a lieu la photosynthèse, sont également des plastes. Jusqu'à présent, on ignorait comment les acides aminés étaient transportés des plastes vers d'autres parties de la plante.
Le groupe de recherche dirigé par le professeur Andreas P. M. Weber de l'Institut de biochimie végétale de la HHU a attribué la fonction de transport des acides aminés à travers les membranes des chloroplastes à une classe de protéines de transport appelées RETICULATA1 (en abrégé : RE1). Cela leur permet d'être échangés au sein de la plante.
Le professeur Weber, auteur correspondant de l'étude, qui vient d'être publiée dans Nature Plants : "La fonction moléculaire de RE1 est restée un mystère pendant des décennies, même si l'on savait que les mutations de ce gène provoquaient des formes de feuilles remarquables chez la plante modèle Arabidopsis thaliana (cresson thalifère). Nous montrons maintenant que RE1 est un transporteur spécialisé pour les acides aminés de base tels que l'arginine, la citrulline, l'ornithine et la lysine."
Les plantes dépourvues de RE1 ont non seulement une forme foliaire "réticulée" caractéristique, mais elles ne contiennent également que de petites quantités d'acides aminés de base dans leurs feuilles et leurs chloroplastes. L'auteur principal, le Dr Franziska Kuhnert, déclare : "Cela indique une distribution perturbée des acides aminés dans la plante. Une perte totale de RE1 et de son parent le plus proche RER1 (RETICULATA-RELATED1) est même létale pour la plante, ce qui souligne le rôle essentiel de ces protéines."
L'équipe de recherche a également pu démontrer que la perte de RE1 réduit la biosynthèse des acides aminés de base et nuit à l'équilibre des pools d'acides aminés entre les plastes et le cytosol - le fluide à l'intérieur des cellules.
Kuhnert : "RE1 et les protéines apparentées se trouvent exclusivement dans les organismes qui contiennent des plastes. Étant donné que toutes les plantes et les algues photosynthétiques possèdent des protéines RE, ces protéines doivent être anciennes en termes d'évolution et provenir d'une époque où les plastes ont été formés par 'endosymbiose' - l'absorption de cellules auparavant indépendantes dans d'autres cellules. RE1 pourrait avoir apporté une contribution importante à ce développement évolutif des plantes."
"Nos résultats fournissent des informations cruciales sur le lien complexe entre le transport des acides aminés dans les plastes et le développement des feuilles, ainsi que sur la distribution des nutriments dans les plantes", résume Weber, qui ajoute : "Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour la recherche sur les plantes : "Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour l'amélioration des plantes et permet de développer des cultures plus riches en acides aminés essentiels. Cela peut contribuer à la sécurité alimentaire mondiale.
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