Effet de l’expression hétérologue d’une oxydase alternative sur le protéome mitochondrial et cellulaire de Saccharomyces cerevisiae

L’oxydase alternative (AOX) est une ubiquinol-oxygène oxido-réductase qui au niveau mitochondrial, catalyse l’oxydation de l’ubiquinol en transférant directement ses électrons à l’oxygène. De part son activité catalytique, cette protéine entre en compétition avec le complexe III et est donc un système dissipateur d’énergie puisque les électrons transférés par AOX à l’oxygène ne contribueront pas à l’établissement du gradient électrochimique de protons par la voie des cytochromes. Dans cette étude, nous avons voulu déterminer l’impact de l’expression hétérologue d’AOX chez un organisme qui en est naturellement dépourvu : Saccharomyces cerevisiae. L’expression d’AOX chez S. cerevisiae est fonctionnelle et conduit à une augmentation du temps de génération de 30% par rapport à la souche contrôle. De manière à identifier les voies métaboliques affectées par l’expression d’AOX chez la levure, nous avons réalisés une étude protéomique sur le protéome mitochondrial et cellulaire par l’approche SILAC. Le SILAC (stable isotopic labelling by amino-acid in cell culture) est une technique de protéomique comparative qui permet de calculer directement les changements de niveau d’expression des protéines par spectrométrie de masse, contrairement aux gels 2D, ou les changements sont estimés par densitométrie. Cette technique se base sur l’incorporation d’un acide aminé « lourd » ou « léger » lors de la traduction des protéines lors des cultures cellulaire. L’incorporation de ces acides aminé va induire en spectrométrie de masse, un décalage de masse entre deux peptides de même séquence et rendre possible directement la comparaison des niveau d’expression a calculant le rapport d’intensité des deux pics. En comparant le protéomes mitochondrial, nous avons remarqué une augmentation générale du niveau d’expression de tous les enzymes du cycle de Krebs. Cette augmentation est accompagnée par une augmentation du niveau d’expression des NADH déshydrogénases interne et une diminution de la NADH déshydrogénase externe suggérant une augmentation de l’entrée des électrons dans la chaîne respiratoire via la production d’équivalents réducteurs par le cycle de Krebs plutôt que par les équivalent réducteurs issus du cytoplasme. En comparant les protéomes cellulaires, nous avons observés une diminution globale de toutes les protéines mitochondriales suggérant une diminution de la masse mitochondriales par cellules. Cette diminution est accompagnée par une augmentation générale de la glycolyse d’un facteur 2,5