Chlamydomonas reinhardtii: RubisCo (1GK8)

La voie empruntée par tous les organismes photosynthétiques afin d’incorporer le CO₂ dans des glucides s’appelle la fixation du carbone ou encore le cycle photosynthétique de réduction du carbone (CPR). Le cycle CPR est d'ailleurs appelé le Cycle de Calvin en l’honneur de Melvin Calvin (Fig. 2). L’assimilation photosynthétique du CO₂ s’effectue par un processus comportant trois phases :

• Fixation du CO₂

• Réduction du carbone fixé

• Régénération de l’accepteur du CO₂

RubisCo ou ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase-oxygénase est l’enzyme la plus abondante de la planète et représente environ 50% des protéines solubles des feuilles. Elle est contenue dans les chloroplastes des cellules végétales et possède une forte affinité pour le CO₂ afin d'assurer une carboxylation rapide. Elle catalyse la réaction suivante :

Ribulose-1,5-bisphosphate + CO₂ → 2 (3-phosphoglycérate)

Les protéines RubisCo sont retrouvées chez les organismes autotrophes soit les procaryotes (les bactéries photosynthétique, cyanobactérie et archaebactérie) soit les eucaryotes (divers algues et plantes). En générale, les protéines de RubisCo sont constituées de huit grandes sous-unités (L8) d’environ 55 kDa chacune avec 446 acides aminés et de huit petites sous-unités (S8) d’environ 14 kDa et de 123 acides aminés (Fig. 3). (Thomas C.Taylor et al, 2001). Avec les huit sous-unités, chaque chaîne L contient un site catalytique puis d’un site régulateur. La petite sous-unité n’est pas essentielle pour l’activité catalytique car plusieurs configurations provenant des grandes sous-unités font l’activité carboxylase. (I. Andersson et A. Backlund, 2008).

La forme la plus commune de protéines RubisCo est de forme I et à partir des séquences des acides aminés des enzymes de forme I, une distinction est établie entre ces dernières :

• Type verte: forme I A et B (cyanobactéries, eucaryotes, algues et plantes)
• Type rouge: forme I C et D (algues non vertes, bactéries phototrophes)

Actuellement, les structures cristallisées de forme I B sont déterminées à partir de Spinacia oleracea (épinard), Nicotiana tabacum (Tobacco), Oryza sativa (riz), Synechococcus PCC6301 et Chlamydomonas reinhardtii. Aucune structure de forme I A n’est obtenue. Ensuite les structures cristallisées de forme I C/D sont déterminées à partir Ralstonia eutropha et Galdieria partita. (I. Andersson et A. Backlund, 2008)