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Characterization of the Bubblegum acyl-CoA synthetase of Microchloropsis gaditana

Authors :
Fabrice Rébeillé
Mariette Bedhomme
Juliette Jouhet
Laurent Poulet
Sébastien Leterme
Serge Crouzy
Séverine Collin
Renaud Dumas
Frédéric Laueffer
Eric Maréchal
Alberto Amato
Laurent Fourage
Morgane Michaud
Elodie Billey
Leonardo Magneschi
Amélie Andres-Robin
Giovanni Finazzi
LIPID
Physiologie cellulaire et végétale (LPCV)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA))
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Total Raffinage-Chimie
Light Photosynthesis & Metabolism (Photosynthesis)
Régulateurs du développement de la fleur (Flo_RE )
Chimie computationnelle, modélisation et rayons X (COMX)
Laboratoire de Chimie et Biologie des Métaux (LCBM - UMR 5249)
Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG)
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
CEA-Total partnership
Conseil Regional Auvergne-Rhône-Alpes, the European Commission, and Institut Carnot 3BCAR (LIPANG platform)
ANR-11-BTBR-0008,OCEANOMICS,Biotechnologies et bioressources pour la valorisation des écosystèmes marins planctoniques(2011)
ANR-10-LABX-0049,GRAL,Grenoble Alliance for Integrated Structural Cell Biology(2010)
ANR-17-EURE-0003,CBH-EUR-GS,CBH-EUR-GS(2017)
Source :
Plant Physiology, Plant Physiology, American Society of Plant Biologists, 2021, 185 (3), pp.815-835. ⟨10.1093/plphys/kiaa110⟩, Plant Physiology, 2021, 185 (3), pp.815-835. ⟨10.1093/plphys/kiaa110⟩, Plant Physiol
Publication Year :
2021
Publisher :
HAL CCSD, 2021.

Abstract

The metabolic pathways of glycerolipids are well described in cells containing chloroplasts limited by a two-membrane envelope but not in cells containing plastids limited by four membranes, including heterokonts. Fatty acids (FAs) produced in the plastid, palmitic and palmitoleic acids (16:0 and 16:1), are used in the cytosol for the synthesis of glycerolipids via various routes, requiring multiple acyl-Coenzyme A (CoA) synthetases (ACS). Here, we characterized an ACS of the Bubblegum subfamily in the photosynthetic eukaryote Microchloropsis gaditana, an oleaginous heterokont used for the production of lipids for multiple applications. Genome engineering with TALE-N allowed the generation of MgACSBG point mutations, but no knockout was obtained. Point mutations triggered an overall decrease of 16:1 in lipids, a specific increase of unsaturated 18-carbon acyls in phosphatidylcholine and decrease of 20-carbon acyls in the betaine lipid diacylglyceryl–trimethyl–homoserine. The profile of acyl-CoAs highlighted a decrease in 16:1-CoA and 18:3-CoA. Structural modeling supported that mutations affect accessibility of FA to the MgACSBG reaction site. Expression in yeast defective in acyl-CoA biosynthesis further confirmed that point mutations affect ACSBG activity. Altogether, this study supports a critical role of heterokont MgACSBG in the production of 16:1-CoA and 18:3-CoA. In M. gaditana mutants, the excess saturated and monounsaturated FAs were diverted to triacylglycerol, thus suggesting strategies to improve the oil content in this microalga.

Details

Language :
English
ISSN :
00320889 and 15322548
Database :
OpenAIRE
Journal :
Plant Physiology, Plant Physiology, American Society of Plant Biologists, 2021, 185 (3), pp.815-835. ⟨10.1093/plphys/kiaa110⟩, Plant Physiology, 2021, 185 (3), pp.815-835. ⟨10.1093/plphys/kiaa110⟩, Plant Physiol
Accession number :
edsair.doi.dedup.....2b1901c39109b1d80fc096e5de2063c8
Full Text :
https://doi.org/10.1093/plphys/kiaa110⟩