Florence Bonnot
Superoxyde réductase : Mécanisme de transfert d’électrons vers le site actif et rôle de la lysine 48 dans la catalyse
Publié le 25 novembre 2009
Corps de texte 1
Thèse soutenue le 25 novembre 2009 pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Joseph Fourier de Grenoble I - Spécialité : Chimie Biologie
Résumé :
La superoxyde réductase (SOR) est une métalloprotéine qui catalyse la réduction du radical superoxyde en peroxyde d'hydrogène. Son site actif est constitué d'un centre mononucléaire de fer pentacoordiné tout à fait particulier de type [FeHisN4CysS1]. Pour son activité catalytique, la SOR nécessite des partenaires physiologiques comme donneur d'électron (réductases cellulaires). Les SORs de Classe 1, telle que celle de
Desulfoarculus baarsii, possèdent en plus du site actif, un centre de type rubrédoxine [Fe(SCys)4] qui ne réagit pas avec le superoxyde et dont la fonction est inconnue. Nous avons montré que ce centre rubrédoxine peut jouer un rôle de relais électronique entre les réductases et le site actif de la SOR. Cependant, ce transfert d'électron entre le centre rubrédoxine et le site actif ne se fait pas de façon intramoléculaire mais intermoléculaire, entre deux molécules de SOR. Nous proposons que la présence de ce centre permet à la SOR de s'adapter à une très large gamme de réductases cellulaires et optimise ainsi l'activité de détoxification du radical superoxyde de la SOR.
Le mécanisme catalytique de la SOR a été très étudié par la technique de radiolyse pulsée. Nous montrons que les études antérieures sur la SOR de
D. baarsii ont été perturbées par un phénomène photochimique, résultant d'une propriété particulière d'un des intermédiaires réactionnels du cycle catalytique. Les études du mécanisme de la SOR ont été reprises en absence de cet effet photochimique et nous ont permis de proposer un nouveau mécanisme réactionnel de réduction du superoxyde par la SOR de
D. baarsii.
Nos études sur le mutant SOR K48I de
D. baarsii nous ont permis de mettre en évidence le rôle essentiel que joue la lysine 48 dans la protonation de l'intermédiaire réactionnel Fe3+-hydroperoxyde. En absence de cette lysine, nous avons observé une modification profonde de la réactivité de cet intermédiaire, qui ne conduit plus à la formation du produit de la réaction H2O2. Nous avons montré que l'espèce Fe3+-hydroperoxyde formée au sein de ce mutant est alors capable de réaliser des réactions d'oxydation spécifiques, telle la transformation de thioanisole en méthyl phényl sulfoxyde.
Nos données suggèrent fortement qu'en absence de cette lysine, l'intermédiaire Fe3+-hydroperoxyde évolue vers une espèce à haut degré d'oxydation de type fer-oxo, fortement oxydante, responsable de ces oxydations. Ainsi, la lysine 48 apparaît comme un résidu essentiel, qui permet pour la SOR d'orienter l'évolution de l'intermédiaire Fe3+-hydroperoxyde vers la production de H2O2, plutôt que vers la formation d'entités de type fer-oxo à haut degré d'oxydation, comme le font les oxygénases de type cytochrome P450.Jury :
Rapporteur : Pr Sandrine Boschi-Muller
Rapporteur : Pr Peter Faller
Rapporteur : Pr Olivia Reinaud
Examinateur : Pr Marc Fontecave
Directeur de thèse : Dr Vincent Nivière
Mots-clés :
Superoxyde, stress oxydant, radiolyse pulsée, anaérobie, superoxyde réductase,
Desulfoarculus baarsii, fer hydroperoxyde
Télécharger la thèse.
Haut de page