… (Zhang et al., 2009), a causé de graves problèmes pour la caractérisation des protéines Flv4 et Flv2. On a d’abord supposé qu’une telle association membranaire se produisait par l’intermédiaire de la protéine Sll0218, qui est une protéine membranaire intégrale avec quatre hélices transmembranaires prédites. Cependant, il s’est avéré que ce n’était pas le cas car Flv4 restait largement dans la fraction membranaire même en l’absence de la protéine Sll0218 (les mutants D fl v2 , D sll0218-19 , et D sll0218- 19/ fl ag – fl v4) (données non montrées). De plus, la protéine Sll0218 est associée à un grand complexe membranaire indépendamment de l’hétérodimère Flv2/Flv4 ( Figure 4). Enfin, en modifiant la méthode de partitionnement en deux phases pour le sous-fractionnement des membranes, la protéine Sll0218 a été localisée à la membrane thylakoïde, alors que Flv4 et Flv2 dans ce système ont tendance à s’associer à la membrane plasmique (Figure 2D). Cette dernière association semble être fortement dépendante des cations (Figures 2B et 2C). Un comportement similaire a été récemment rapporté pour une autre protéine de Synechocystis, bien que le mécanisme d’association avec la membrane ne soit pas clair (Carmel et al., 2011). Sur la base du modèle d’hétérodimère Flv2/Flv4 et de l’alignement des séquences, certains sites de liaison métallique putatifs impliquant des résidus His, Asp et Glu ont été reconnus à la surface de la protéine. Des métaux liés à la surface ont également été trouvés dans des structures homologues. Par exemple, le domaine fl avodoxin-like de Synechococcus sp (PDB ID : 3HLY) a un Ca 2+ , et M. thermoacetica FprA (PDB ID : 1YCF, 1YCG, et 1YCH) a plusieurs Zn 2+ liés à la surface (Silaghi-Dumitrescu et al., 2005). Les ions métalliques sur les structures proviennent de la solution de cristallisation, mais certains des résidus de liaison métallique sont conservés ou substitués par des résidus similaires dans notre modèle (voir le tableau supplémentaire 2 en ligne). Pris ensemble, ces résidus pourraient être responsables de l’association cation-dépendante de Flv2 et Flv4 à la fraction membranaire. D’après l’analyse du potentiel électrostatique de surface du modèle, le monomère Flv4 a une surface plus chargée négativement (Figure 8B) et contient plus de sites de liaison métallique putatifs à la surface que le monomère Flv2 (voir Tableau supplémentaire 2 en ligne). Compte tenu du fait que la concentration en cations utilisée dans le tampon d’isolement est beaucoup plus élevée que les conditions physiologiques réelles (Figures 2B à 2D), la liaison de Flv2/Flv4 à la membrane in vivo pourrait être transitoire et réversible. La spécificité de la liaison de Flv2/Flv4 à la membrane plasmique lors de la rupture de la cellule (Figure 2D) peut également être liée à sa charge de surface puisque la surface interne de la membrane plasmique est plus négative que la membrane thylakoïde à l’envers (Barber, 1982 ; Körner et al., 1985). Cependant, la charge superficielle de la membrane thylakoïde peut être modifiée de façon spectaculaire pendant la photosynthèse, ce qui peut favoriser la liaison de transit de Flv2/Flv4 également avec la membrane thylakoïde. La protéine Sll0218 a été localisée sans ambiguïté à un complexe de masse moléculaire élevée dans la membrane thylakoïde. Cependant, le comportement étrange de la protéine Sll0218 dans le système conventionnel de partage en deux phases des sous-fractions membranaires suggère que la protéine Sll0218 n’est pas distribuée uniformément dans la membrane thylakoïde. Elle est associée à un grand complexe, qui est à peine plus petit que le dimère principal de la PSII. La diminution du rapport entre le dimère PSII et les complexes monomères PSII ne se produit que chez les mutants dépourvus de la protéine Sll0218 (D sll0218-19 et D fl v4 ), mais pas chez D fl v2 (Figure 5, Tableau 1). Par conséquent, nous postulons que la protéine Sll0218 peut fonctionner comme un chaperon dans la stabilisation du dimère PSII assemblé dans des conditions de niveau de CO 2 dans l’air. Bien que le complexe PSII ait été isolé à la fois sous forme monomérique et dimérique (Rögner et al., 1987 ; Hankamer et al., 1997 ; Adachi et al., 2009), il est largement admis qu’in vivo le complexe PSII fonctionne comme un dimère dans les cyanobactéries ainsi que dans les plantes supérieures (Hankamer et al, 1999 ; Kuhl et al., 2000), alors que la PSII monomère peut être un intermédiaire de l’assemblage et de la réparation normaux de la PSII (Aro et al., 2005 ; Nixon et al., 2010). Bien que la dimérisation in vivo de la PSII chez les cyanobactéries ait été remise en question en raison de l’utilisation de détergents pour la solubilisation et l’analyse in vitro des complexes thylakoïdes (Takahashi et al., 2009 ; Watanabe et al., 2009), il existe des preuves irréfutables de la formation de dimères par des approches mutantes. En effet, les petites sous-unités PSII PsbM et PsbT, situées à l’interface monomère-monomère, se sont révélées cruciales pour l’assemblage et la réparation corrects de la PSII (Ohnishi et Takahashi, 2001 ; Iwai et al., 2004 ; Bentley et al., 2008). Comme la protéine Sll0218 n’est exprimée que dans des conditions de CO 2 faible (c’est-à-dire au niveau de l’air), nous postulons que l’assemblage des dimères de PSII diffère selon la présence ou l’absence des protéines Sll0218 (voir ci-dessous). L’optimisation de la photosynthèse nécessite une régulation stricte entre l’absorption et la conversion de l’énergie solaire en énergie chimique et son utilisation par les voies métaboliques en aval. Pour les photoautotrophes aquatiques, tels que les cyanobactéries, le CO 2 est un substrat essentiel mais souvent dé fi cient. Dans les environnements naturels, la disponibilité insuffisante de CO 2 , surtout lorsqu’elle est combinée à une forte irradiation, entraîne une pression d’excitation élevée sur les photosystèmes (Huner, 1998) et limite le taux de photosynthèse. Pour y faire face, plusieurs mécanismes de concentration du CO 2 sont fortement induits dans des conditions de faible Ci chez les cyanobactéries afin d’augmenter la concentration de CO 2 autour de la ribulose-1,5-bis-phosphate carboxylase/oxygénase et, en même temps, d’induire un flux d’électrons cyclique pour générer plus d’ATP (voir Kaplan et Reinhold, 1999 ; Giordano et al., 2005 ; Badger et al., 2006 ; Price et al., 2008). Des études de microarray et de protéomique ont révélé un stimulon à faible teneur en CO 2 (Wang et al., 2004 ; Eisenhut et al., 2007 ; Battchikova et al., 2010), comprenant également l’opéron sll0217-19 ( fl v4- fl v2 ), qui est régulé aussi fortement que les gènes inductibles du mécanisme de concentration du CO 2. Les gènes fl v2 et fl v4 ont également une réponse élevée à la lumière (Hihara et al., 2001 ; Zhang et al., 2009). Les mutants d’inactivation fl v4 et fl v2 ont révélé une forte susceptibilité à la photoinhibition de PSII dans des conditions de niveau de CO 2 dans l’air (Zhang et al., 2009). De plus, nos études récentes sur l’expression de l’opéron ont révélé une régulation étroite de cet opéron fl v4- fl v2 par de petits ARN régulateurs (M. Eisenhut, J. Georg, S. Klähn, I. Sakurai, H. Silén, P. Zhang, W.R. Hess, et E.-M. Aro, données non publiées). Une induction et une régulation aussi fortes par les ARN antisens de l’opéron fl v4- fl v2, ainsi que la protection observée de la PSII sous un niveau de CO dans l’air et une forte …