Complementation of the pha2 yeast mutant suggests functional differences for arogenate dehydratases from Arabidopsis thaliana

Les étapes finales de la biosynthèse de la phénylalanine (Phe) chez les bactéries, les champignons et les plantes peuvent se faire avec des intermédiaires de phénylpyruvate ou d’arogénate. La voie de synthèse utilisée dépend de la présence de 1) préphénate déshydrogénase (PDT, EC4.2.1.51), qui transforme le préphénate en phénylpyruvate, ou 2) d’arogénate déshydrogénase (ADT, EC4.2.1.91), qui transforme directement l’arogénate en phénylalanine. Nous avons comparé les séquences de certaines espèces de levures à celle d’Arabidopsis thaliana. L’analyse in silico a révélé que les ADT de la plante et les PDT des levures avaient plusieurs caractéristiques en commun, leur permettant d’agir comme déshydrogénase/décarboxylases. Cependant, les séquences des levures et de la plante se regroupent de façon clairement indépendante, conférant aux enzymes des spécificités de substrat distinctes. Pour vérifier l’activité de la PDT chez A. thaliana, in vivo, nous avons eu recours à la complémentation du mutant Saccharomyces cerevisiae pha2 , chez lequel il n’y pas d’activité PDT : il ne peut donc pas se multiplier sans l’ajout de Phe (exogène) au milieu de culture. Des analyses biochimiques précédentes avaient montré que l’activité catalytique des six ADT végétales (AtADT1 à 6) était élevée avec l’arogénate, et que trois d’entre elles (AtADT1, AtADT2 et AtADT6) présentaient aussi une activité limitée avec le préphénate. Tout comme ces résultats, le test de complémentation a montré qu’avec l’AtADT2, la levure mutante retrouvait son phénotype pha2 après 6 jours de croissance à 30 °C, tandis qu’avec AtADT1, il lui fallait ~ 13 jours pour présenter une croissance visible. En revanche, l’AtADT6 (activité PDT la plus faible) et l’AtADT3-5 (aucune activité PDT) n’ont pas pu complémenter le mutant. Ces résultats montrent que seules les enzymes AtADT1 et AtADT2 d’Arabidopsis (et non les quatre autres ADT) ont une activité enzymatique PDT fonctionnelle in vivo, faisant ressortir l’existence de deux groupes fonctionnels distincts. Nous pensons que les ADT végétales ont évolué de manière à ce que les plantes utilisent la voie de l’arogénate pour la synthèse de la Phe, tout en maintenant une certaine activité PDT résiduelle.