Les chercheurs ont découvert le mécanisme derrière une stratégie d’alimentation maritime qui pourrait fournir une précieuse source renouvelable de biocarburant.
Leur recherche a été publiée sous forme de préimpression révisée dans eLife, la variation révisée paraissant aujourd’hui. Elle est décrite par les éditeurs comme une étude importante fournissant des preuves convaincantes sur la façon dont la limace de mer Aplysia kurodai optimise sa digestion des algues brunes, dans le cadre d’une « system aux armements » prédateur-proie classique au niveau moléculaire. Les découvertes des auteurs sont étayées par des constructions protéiques expérimentales et des analyses enzymatiques et sont prometteuses pour les applications biotechnologiques dans la creation de biocarburants.
Pendant des hundreds of thousands d’années, les prédateurs ont réussi à co-évoluer avec leurs proies pour maintenir un équilibre écologique. Dans les habitats marins, les interactions entre les algues et les herbivores marins dominent les écosystèmes marins, la plupart des algues étant consommées par les herbivores.
La stratégie alimentaire de la limace de mer Aplysia kurodai a attiré l’attention vehicle lorsqu’elle se nourrit d’algues brunes, elle convertit un glucide appelé laminarine en glucose, qui pourrait être utilisé comme supply de carburant renouvelable. Cependant, pour se protéger des limaces de mer et d’autres herbivores, les algues brunes produisent un métabolite secondaire appelé phlorotannin qui bloque cette digestion, entravant ainsi l’application potentielle des algues brunes comme matière première pour les biocarburants.
« L’enzyme responsable de la dégradation de la laminine chez la limace de mer s’appelle akuBGL et elle est bloquée par les phlorotannins. Pour contrecarrer cette adaptation antiprédatrice des algues brunes, les herbivores produisent une substance dans leur système digestif appelée EHEP qui protège des phlorotannins », explique le co. -leading auteur Xiaomei Sunlight, postdoctorant à la Faculté des sciences avancées de la vie, Université d’Hokkaido, Japon. « Bien que cette stratégie de défense-antidéfense soit connue, le mécanisme moléculaire détaillé qui la sous-tend reste flou. »
« Avec notre étude, nous avons cherché à comprendre le mécanisme de ce processus, afin de bénéficier de l’application de ce système d’alimentation par algues brunes à l’industrie des biocarburants », ajoute le co-leading auteur Yuxin Ye, postdoctorant à la Faculté des sciences avancées de la vie de l’Université d’Hokkaido..
Comme il est difficile d’isoler des produits chimiques distincts des phlorotannins présents dans les algues, les chercheurs ont utilisé un analogue appelé TNA pour explorer son conversation avec l’enzyme akuBGL et la protéine EHEP de la limace de mer. Ils ont utilisé la cristallographie aux rayons X et des simulations informatiques pour déterminer la framework de l’EHEP, avec et sans TNA et akuBGL. Ensuite, ils ont utilisé la construction akuBGL pour construire des modèles de l’enzyme et simulé la liaison du substrat standard (glucide laminarine) et du TNA. En explorant l’interaction du TNA et de l’enzyme akuBGL avec et sans EHEP, ils ont pu proposer un mécanisme moléculaire d’inhibition de l’akuBGL par la phlorotannin et la manière dont l’EHEP se protège contre cela.
En l’absence d’EHEP, le phlorotannin occupe la poche de liaison au substrat au sein de l’akuBGL, empêchant la laminarine de se lier et arrêtant la generation de glucose. Lorsque l’EHEP est présent, il se lie de manière compétitive au phlorotannin, libérant ainsi la poche de liaison de l’akuBGL pour que le métabolisme du glucose se déroule normalement.
« Notre étude présente le mécanisme moléculaire de l’association digestive-défensive-offensive entre les algues brunes et son prédateur herbivore, la limace de mer », conclut l’auteur principal Min Yao, professeur émérite à la Faculté des sciences avancées de la vie de l’Université d’Hokkaido. « Cela fournit une base moléculaire pour les programs des algues brunes dans l’industrie des biocarburants. »
