Soybean chalcone isomerase: evolution of the fold, and the differential expression and localization of the gene family

La famille des chalcones isomérases du soya compte douze membres qui affichent un profil évolutionnaire et des profils d’expression uniques et qui sont compartimentés à des emplacements subcellulaires précis. La voie des phénylpropanoïdes produit une gamme variée de produits naturels végétaux. Une enzyme à point de raccordement clé, la chalcone isomérase, catalyse la réaction produisant les flavanones, qui sont à la base de nombreux métabolites d’aval comme les flavonoïdes et les isoflavones. Nous avons identifié douze GmCHIs de soya qui sont répartis en quatre sous-familles. L’étude de cette famille dans le soya, qui compte un éventail de CHI et de protéines de type CHI dans les diverses divisions du règne végétal et au-delà, révèle la migration évolutionnaire des protéines de liaison des acides gras vers des replis restreints sur le plan stérique qui a donné lieu à la transformation de la chalcone isomérase en flavanone isomérase. Quatre GmCHI ont cette fonctionnalité, et trois appartiennent à un clade spécifique aux légumineuses appelé CHI de « type II ». L’expression tissulaire spécifique des huit principaux membres de la famille des CHI du soya a révélé une expression différentielle temporelle et spatiale, soulignant la fonction potentielle de GmCHI1A dans la production de semences isoflavonoïdes. L’analyse du promoteur de GmCHIs décrit la minutie des profils d’expression suborganiques. La localisation intracellulaire de la famille a servi à étudier la possibilité de cloisonnement de voies spécifiques. Les sous-familles 1, 2 et 4 sont localisées dans le noyau et le cytoplasme; la localisation nucléaire des CHI suscite des interrogations quant à la fonction secondaire. Les isoformes GmCHI3 sont localisés dans le chloroplaste ce qui, parallèlement à leur position sur l’arbre phylogénétique et à leurs profils d’expression, les associe étroitement avec les protéines de liaison des acides gras. La présente étude offre le premier aperçu global des CHIs du soya, une famille au profil évolutionnaire et aux fonctions biochimiques uniques dont les membres actifs sur le plan catalytique produisent le substrat d’une voie métabolique végétale importante.