Télécharger le fichier pdf d’un mémoire de fin d’études
Les réactions de transfert d’atome d’hydrogène.
Le processus le plus classique, dans les ruptures de liaisons, associé aux réactions radicalaires est le transfert d’un atome d’hydrogène dans lequel le proton et l’électron constituant l’atome d’hydrogène sont simultanémentarrachés du substrat5,6,7,8,9. L’arrachement d’un atome d’hydrogène implique la rupture d’une liaison simple. Le transfert concerté du proton et de son électron permet d’éviter une sépartion de charges, défavorable pour la réaction. L’équation bilan d’une réaction de transfert d’un atome d’hydrogène est donnée par l’équation 2 : X• + YH XH + Y• Equation 1-2
La force motrice des réactions de transfert d’hydrogène est basée sur la stabilité relative des radicaux X• et Y• entre eux. Cela peut être simplement analysé en rmete d’enthalpie de liaison entre l’état X-H et Y-H8. La force de liaison apparaît donc comme un facteur déterminant de la réactivité des radicaux.
Les réactions de transfert couplé proton-électron.
Les réactions de transfert couplé proton-électrononts les processus les plus rencontrés dans les réactions radicalaires non concertées. Lestransferts non concertés d’un proton et d’un électron impliquent soit une résolution spatiale soit une résolution temporelle des deux processus élémentaires. Les deux éléments (H,e ) peuvent utiliser différents chemins entre l’accepteur et le donneur, comme cela est représenté par le schéma 1-1.
Plus généralement, les transferts couplés (H; e ) sont des processus séquentiels, le transfert des deux entités se faisant donc l’un après l’autre10,11.
Formation du radical tyrosyle chez les RNRs de classe I.
Depuis que Ruf et coll. ont mis en évidence la formation d’une espèce active en spectroscopie RPE dans le cycle catalytique, de nombreuses équipes ont cherché à définir la structure de cette espèce paramagnétique17. Trois états différents de la PGHS-1 peuvent être observés en RPE. Les spectres associés correspondent à un doublet large, un singulet large et un singulet étroit92,97,98. Plusieurs études suggèrent que l’espèce, dont lespectre est le doublet large (3,5 mT) est un intermédiaire du cycle de cyclooxygénation. Son apparition est corrélée avec la consommation de peroxyde et sa disparition avec la formation de PGG299,92. De plus, avec le mutant Y385F plus aucune activité cyclooxygénase n’est détectée et le doublet large n’est effectivement plus observé100,101. Avec ce mutant, l’activité peroxydase est, elle aussi, réduite de 50 % par rapport à la souche sauvage. Ceci corrobore donc l’idée que les deux sites actifs sont indépendants l’un de l’autre mais partage le même cofacteur héminique102.
Lorsque l’échantillon correspondant au doublet large est incubé dans la glace plusieurs minutes, le signal évolue vers un signal singulet stable d’approximativement la même largeur. Si l’incubation est prolongée quelques heures, ce singulet large évolue vers un singulet plus étroit, d’environ 2,5 mT de largeur98, qui apparaît après la formation de PGG2.
Des expériences menées dans des conditions anaérobies ont montré qu’en absence d’acide arachidonique, le spectre correspondant au doublet large est détecté. Si l’acide arachidonique est ajouté au milieu, le doublet large disparaît au profit d’un nouveau signal 91.
Des expériences de marquages isotopiques de l’acide arachidonique ont montré que ce nouveau signal provenait du substrat lui même (AA). En revanche, lors d’une expérience de marquage réalisée lorsque seul le singulet étroitste détecté, aucun nouveau signal radicalaire n’est détecté91. Le signal du doublet large semble donc correspondre à une espèce qui initie la chimie d’oxydation du substrat, tandis que celui du singulet étroit, à une espèce dégradée. Des résultats encore plus convaincants93 sont obtenus avec l’incubation de l’enzyme PGHS-2 avec du peroxyde d’éthyle. En RPE, un singulet large, correspondant à un radical tyrosyle, est détecté. Ce radical va réagir avec l’acide arachidonique pour générer en RPE un signal à sept raies qui peut être simulé par un radical pentadienyle. Ce dernier pourrait être une espèce dérivée de l’acide arachidonique.
Dans le PSII, l’eau est oxydée en dioxygène et en protons, tandis qu’une plastoquinone est réduite en quinol. Ces réactionsse produisent dans des sites distincts de la protéine, connectés entre eux par une série de cofacteurs permettant le transfert d’électron de l’un vers l’autre. Une chlorophylle initie le mouve ment des électrons: son état initialement réducteur évolue par perte d’électron vers une espèce fortement oxydante (P680+).
La réaction d’oxydation de l’eau est une réaction à quatre électrons dont l’équation bilan est la suivante : 2 H O O + 4H+ + 4e- Equation1-3.
|
Table des matières
NTRODUCTION GENERALE
LES RADICAUX PROTEIQUES IMPLIQUES DANS LA CATALYSE ENZYMATIQUE
INTRODUCTION
I. LES RADICAUX PROTEIQUES EN BIOLOGIE
I.1-Principe de la catalyse radicalaire
I.1-1 Le transfert mono-électronique
I.1-2 Les réactions de transfert d’atome d’hydrogène.
I.1-3 Les réactions de transfert couplé proton-électron.
I.2-Identification et propriétés des radicaux protéiques
II. LES RADICAUX PROTEIQUES ET LA CATALYSE ENZYMATIQUE.
II.1-Les Ribonucléotides Réductases
II.1-1 Formation du radical tyrosyle chez les RNRs de classe I.
II.1-2 Formation du radical glycyle chez les RNRs de classe III
II.1-3 Rôle du radical thiyle chez les RNRs.
II.2-La Galactose Oxydase
II.3-La Prostaglandine H Synthase
II.4-Le Photosystème II.
II.4-1 Chaîne de transfert d’électron au sein du photosystème II.
II.4-2 Rôle proposé pour les radicaux tyrosyles Z et D
II.5-La cytochrome c oxydase
II.6-La cytochrome c peroxydase.
CONCLUSIONS
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
APPROCHE EXPERIMENTALE : SPECTROSCOPIE DE RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE ET SPECTROPHOTOMETRIE D’ABSORPTION ELECTRONIQUE UV-VISIBLE
INTRODUCTION
I. LA SPECTROSCOPIE DE RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE (RPE)
I.1-Les principes fondamentaux de la spectroscopie RPE
I.1-1 Généralités.
I.1-2 L’effet Zeeman isotrope
I.1-3 Les interactions hyperfines
I.1-4 Le facteur g.
I.1-5 La transition RPE
I.1-6 Levée de dégénérescence en champ nul
I.1-7 Généralités sur le spectre RPE.
I.1-7 a) Interactions magnétiques.
I.1-7 b) Position de raie et anisotropie
I.1-7 c) Origine de la forme et de la largeur de raie
I.1-7 d) Amplitude du signal RPE
I.1-7 e) Le phénomène de saturation
I.1-7 f) Le phénomène de relaxation
I.2-Les différentes techniques de la spectroscopie RPE.
I.2-1 La spectroscopie RPE conventionnelle
I.2-2 La spectroscopie RPE à champ intense et à haute fréquence.
I.3-Les spectres RPE dans le cas de poudres et de solutions gelées.
I.3-1 Allure générale d’un spectre à symétrie axiale
I.3-2 Allure générale d’un spectre à symétrie rhombique
I.4-Spectres des espèces d’interêt de ce travail
I.4-1 Spectre du Fe(III) spin fort du site actif des catalases et des KatGs
I.4-2 Spectre du composé I [Fe(IV)=O Por•+]: L’interaction d’échange
I.4-2 a) Généralités
I.4-2 b) Cas du composé I.
I.4-2 c) Les radicaux protéiques tyrosyle et tryptophanyle
II. LA SPECTROPHOTOMETRIE D’ABSORPTION ELECTRONIQUE UV-VISIBLE.
II.1- Principes de la spectroscopie d’absorption électronique
II.1-1 Généralités
II.1-2 Introduction théorique.
II.1-2 a) Transitions électroniques
II.1-2 b) Absorption lumineuse et spectre associé
II.1-2 c) Types particuliers de transitions
II.2- Spectres d’absorption electroniques des espèces étudiées dans ce travail
II.2-1 La porphyrine
II.2-1 a) Généralités sur les porphyrines.
II.2-1 b) Caractéristiques spectrales.
II.2-2 Les espèces protéiques
II.2-2 a) L’enzyme natif : Fe(III) spin fort.
II.2-2 b) Les composés oxoferryles: [Fe(IV)=O Por•+] et [Fe(IV)=O], [Fe(IV)=O Tyr•], [Fe(IV)=O Trp•].
III. APPROCHE GENERALE.
CONCLUSIONS
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
LES CATALASES : NOUVELLES PERSPECTIVES MECANISTIQUES
INTRODUCTION
A. LES CATALASES A HEME : PROPRIETES STRUCTURALES ET FONCTION
I. LES CATALASES : STRUCTURES.
I.1-Description de la structure globale.
I.2-Le site actif et les canaux d’accès
I.3-Le site de fixation du NADP(H).
II. LES CATALASES : ASPECTS FONCTIONNELS
II.1- Réaction catalytique.
II.2- Structures des intermédiaires catalytiques
III. PROBLEMATIQUE
B. ETUDE COMPARATIVE DES CATALASES PAR SPECTROSCOPIE DE RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE ET PAR SPECTROPHOTOMETRIE D’ABSORPTION UVVISIBLE.
I. CARACTERISTIQUES DU SPECTRE RPE ET DU SPECTRE D’ABSORPTION UV-VISIBLE DES CATALASES A L’ETAT FERRIQUE.
II. CARACTERISATION SPECTROSCOPIQUE DES INTERMEDIAIRES RADICALAIRES FORMES AU COURS DU CYCLE CATALYTIQUE DES CATALASES.
II.1- Formation d’un composé [Fe(IV)=O Por•+] stable : catalases de B. pertussis et de B. fragilis.
II.1-1 Résultats pour la catalase de B. pertussis
II.1-2 Résultats pour la catalase de B. fragilis.
II.2- Formation d’un intermédiaire alternatf [Fe(IV)=O Tyr•].
II.2-1 Influence du pH.
II.2-2 Influence de l’excès d’acide peracétique.
II.2-3 Influence du temps de réaction.
II.2-4 Influence de la concentration
II.2-5 Puissance de saturation du radical tyrosyle
II.3- Aucun intermédiaire radicalaire détecté.
II.3-1 Cas de la catalase d’E.coli.
II.3-2 Cas de la catalase de P. syringae
II.3-3 Cas de la catalase de S. marcescens
II.4- Discussion.
II.4-1 Analyses de séquence des catalases et proposition de candidats pour le site de formation du radical tyrosyle.
II.4-2 Analyse des structures cristallographiques.
III. CORRELATION ENTRE LA STABILITE DES INTERMEDIAIRES FORMES ET L’ACTIVITE CATALYTIQUE
IV. VERS UNE ACTIVITE PEROXYDASIQUE DES CATALASES ?
CONCLUSIONS
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CATALASE-PEROXYDASES : VERS LA COMPREHENSION DU ROLE DES RADICAUX PROTEIQUES DANS LE CYCLE CATALYTIQUE CHEZ LES ANCETRES DES PEROXYDASES.
INTRODUCTION
A. LES CATALASE-PEROXYDASES
I. BPKATG: STRUCTURE CRISTALLOGRAPHIQUE ET PARTICULARITES
I.1-Structure globale
I.2-Présence de trois larges boucles et d’un ‘short strech’ dans la région catalytique.
I.3-Le canal d’accès des substrats
I.4-L’adduit Trp(111)-Tyr(238)-Met(264) et la conformation de l’Arg426
I.5-Modification du Trp111 de BpKatG.
II. RELATIONS ENTRE LES DIFFERENTES ACTIVITES DE BPKATG
III. LES CATALASE-PEROXYDASES: LES INTERMEDIAIRES RADICALAIRES.
IV. OBJECTIFS
B. CARACTERISATION DES RADICAUX FORMES CHEZ LES KATGS PAR RPE MULTIFREQUENCE ET MUTAGENESE DIRIGEE.
I. CARACTERISATION PAR RPE DES INTERMEDIAIRES RADICALAIRES DE BPKATG
I.1-Etude de la réaction de BpKatG avec l’acide peracétique..
I.2-Le cycle catalytique de BpKatG en absence de substrat
I.3-Effet de l’acétate de sodium
I.4-Reaction de BpKatG avec d’autres oxydants
I.5-Réactivité des intermediaires radicalaires vis-à-vis des substrats dans la réaction de type peroxydase
I.5-1 Réaction entre BpKatG et l’ABTS
I.5-2 Réaction entre BpKatG et l’isoniazide
II. CARACTERISATION ET COMPARAISON DES INTERMEDIAIRES RADICALAIRES FORMES PAR LES KATGS
II.1-Dépendance du signal RPE à 9 GHz des KatGs natives avec le pH.
II.2-Intermédiaires radicalaires formés par les KatGs.
II.3-Influence de la température de mélange sur la formation des intermédiaires radicalaires des KatGs
II.4-Détermination du rôle des intermédiaires radicalaires : tests avec les substrats.
II.4-1 Réaction avec l’ABTS.
II.4-2 Réaction avec l’INH.
CONCLUSIONS
RÉFÉRENCES BIBLIOGRAPHIQUES
VERS LA COMPREHENSION DES PROPRIETES PHYSICO-CHIMIQUES DETERMINANT LA STABILISATION DES INTERMEDIAIRES TRYPTOPHANYLES ET TYROSYLES
INTRODUCTION
A. LA PEROXYDASE DE RAIFORT
I. GENERALITES ET STRUCTURE TRIDIMENSIONNELLE
II. MECANISME CATALYTIQUE
III. CARACTERISATION PAR SPECTROSCOPIES D’ABSORPTION UV-VISIBLE ET DE RESONANCE PARAMAGNETIQUE ELECTRONIQUE.
B. LA PEROXYDASE DE RAIFORT MODIFIEE
I. RECONSTITUTION DE LA PEROXYDASE DE RAIFORT
II. CARACTERISATION DE LA PEROXYDASE DE RAIFORT MODIFIEE
CONCLUSIONS
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
CONCLUSIONS GENERALES ET PERSPECTIVES
ANNEXES
I. Spécifications et préparations.
I.1-Instrumentation
I.2-Les Enzymes
I.3-Purification de la catalase de foie de bœuf
1.4-Mise au point des conditions expérimentales pour les expériences RPE
II. Procédures expérimentales de chimie organique
II.1-Synthèse de l’isoniazide marqué à l’azote 15
II.2- Synthèse du composé Protohémine-6-(7)-L-méthyl-ester de la tyrosine
II.3- Déprotection de la tyrosine
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
Télécharger le rapport complet