Etude de biomimétisme et interactions moléculaires par l'utilisation des techniques séparatives : Interrelations colorants-chélates de métaux

par François Cadelis

Thèse de doctorat en Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie

Sous la direction de Mookambeswaran A. Vijayalakshmi.

Soutenue en 1990

à Compiègne .

mots clés

• Mimétisme moléculaire
• Lactate-déshydrogénases
• Triazines
• Colorants -- Chimie
• Colorants azoïques
• Chélates
• Chromatographie d'affinité
• Partage des phases
• Spectroscopie
• Cinétique enzymatique

Résumé

Le nombre des applications des colorants réactifs dans les technologies préparatives et analytiques ayant fortement augmenté, il est apparu nécessaire d'effectuer des études sur le fondement des interactions biospécifiques entre les colorants et les protéines. Le but de ce travail est de mieux comprendre les interactions de la lactate déshydrogénase avec les colorants azoïques, Procion Rouge HE-3B et ses analogues structuraux afin d'étudier le rôle des noyaux terminaux de ces colorants dans ces interactions. Les colorants employés appartiennent à la classe des ligands pseudo-biospécifiques (ou biomimétiques). Des méthodes analytiques simples telles que la chromatographie d'affinité, le partage de phase par affinité, la spectroscopie différentielle et la cinétique enzymatique ont été employées pour étudier les aspects physico-chimiques complexes de ces interactions. De plus, l'influence d'une autre classe de ligands biomimétiques - les métaux - a été employée pour étudier les interactions colorants-protéines. Le groupement SO3- sur les noyaux terminaux du Procion Rouge HE-3B augmente d'une façon significative l'affinité de celui-ci pour la LDH. La suppression de ce groupe diminue l'affinité pour la LDH et améliore l'effet compétitif du NAD+. Cette étude, réalisée grâce à des méthodes extrêmement simples, apporte une contribution indéniable au domaine des études des interactions moléculaires entre colorants et protéines. Dans le futur, il serait intéressant d'étudier, par ces mêmes techniques, d'autres enzymes à cofacteurs, ceci pouvant permettre éventuellement de dégager un mécanisme général d'interactions entre les protéines et les colorants triaziniques.

Titre traduit

Study of biomimetism and molecular interactions by utilising separation techniques : Interrelations of dyes and metal chelates

Résumé

The growing number of applications of reactive dyes in preparative and analytical biotechnology has prompted a number of studies designed to establish the underlying basis for the biospecific interactions observed between dyes and proteins. The aim of the present work is to better understand the interaction of rabbit muscle lactate dehydrogenase with an azo dye Procion Red HE-3B and its structural variants in order to follow the significance of the terminal rings of Procion Red HE-3B for the interaction. The dyes employed belong to the class of pseudo-biospecific (or biomimetic) ligands. Simple analytical techniques like affinity chromatography, affinity partitioning, enzyme kinetics and difference spectroscopy were employed to study the complex physico-chemical aspects of these interactions. Moreover, the influence of another class of biomimetic ligands namely metals was also employed in studying the dye-protein interactions. The negatively charged sulfonic acid group at the terminal rings of Procion Red HE-3B enhances the affinity of the ligand for LDH significantly. The removal of this sulfonic acid group from the terminal rings decreases the affinity to LDH and improves the competitive effect of NAD+. This approach, using very simple analytical techniques, presents a considerable contribution in the field of molecular interactions between dyes and proteins. Ln the future, using the same techniques, it would be interesting to study other cofactor dependant enzymes. This would eventually allow proposing a general mechanism for the interactions between proteins and triazine dyes.