Analysis of common bean expressed sequence tags identifies sulfur metabolic pathways active in seed and sulfur-rich proteins highly expressed in the absence of phaseolin and major lectins.

Yin, F., Pajak, A., Chapman, R.A., Sharpe, A.G., Huang, S.Z., et Marsolais, F. (2011). « Analysis of common bean expressed sequence tags identifies sulfur metabolic pathways active in seed and sulfur-rich proteins highly expressed in the absence of phaseolin and major lectins. », BMC Genomics, 12:268. doi : 10.1186/1471-2164-12-268  Accès au texte intégral (en anglais seulement)

Résumé

Contexte : On associe un déficit en phaséoline et en phytohémagglutinine à une augmentation de presque le double de la teneur en acides aminés soufrés dans les lignées génétiquement apparentées du haricot commun (Phaseolus vulgaris), en particulier la cystéine, avec un accroissement de 70 %, et la méthionine, avec un accroissement de 10 %. Cette augmentation se produit principalement aux dépens d’un acide aminé non protéinique abondant, la S‑méthyl-cystéine. Le déficit en phaséoline et en phytohémagglutinine est principalement compensé par un accroissement des concentrations de globuline 11S (légumine) et de lectines résiduelles. On a déjà déterminé que la légumine, l’albumine‑2, la défensine et l’albumine‑1 contribuent à la teneur accrue en acides aminés soufrés de la lignée mutante en raison de leur similarité avec les protéines d’autres légumineuses. Résultats : La détermination du profil des acides aminés libres des graines en développement du génotype de référence BAT93 a révélé une accumulation biphasique de gamma-glutamyl-S‑méthyl-cystéine, la principale forme soluble de la S‑méthyl-cystéine, avec une phase de latence pendant l’accumulation de protéines de réserve. Nous avons obtenu un ensemble de 30 147 étiquettes de séquences transcrites (EST) pour quatre stades de développement correspondant à des stades distincts d’accumulation de gamma-glutamyl-S‑méthyl-cystéine et couvrant la transition vers l’accumulation de réserves et la dessiccation. L’analyse des catégories de Gene Ontology a révélé l’existence de multiples voies métaboliques du soufre, incluant toutes les activités enzymatiques responsables de l’assimilation du sulfate et de la biosynthèse endogène de la cystéine et de la méthionine. L’intégration de données de génomique et de protéomique a permis la détection et l’isolement des séquences d’ADNc de la légumine, de l’albumine‑2, de la défensine D1 et de l’albumine‑1A et B qui sont produites en l’absence de phaséoline et de phytohémagglutinine. La séquence déduite de leurs acides aminés comprend plus de cystéine que de méthionine, ce qui explique l’accroissement préférentiel de cystéine dans la lignée mutante. Conclusion : L’ensemble des EST constitué offre une base pour une étude plus poussée du métabolisme du soufre et de l’accumulation différentielle d’acides aminés soufrés dans les graines de haricot commun. La détection de protéines riches en soufre don’t les teneurs sont élevées dans les graines présentant un déficit en phaséoline et en phytohémagglutinine de même que l’identification des gènes liés au métabolisme du soufre pourraient aider à l’amélioration de la qualité des protéines

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