La ribonucleotide reductase anaerobie d'e. Coli : caracterisation et etude de ses centres redox

par SANDRINE OLLAGNIER

Thèse de doctorat en Sciences biologiques et fondamentales appliquées. Psychologie

Sous la direction de MARC FONTELAVE.

Soutenue en 1997

à Grenoble 1 .

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  • Résumé

    Il n'y a dans le monde vivant qu'une seule voie conduisant a la biosynthese des desoxyribonucleotides, composants de base des chaines de l'adn : la reduction des ribonucleotides correspondants. Cette reaction essentielle est catalysee par une proteine radicalaire, la ribonucleotide reductase (rnr). A l'heure actuelle on connait 3 classes de rnrs. Les classes i et ii, representees par la rnr aerobie d'e. Coli et la rnr de l. Leichmanii sont assez bien caracterisees. La classe iii, mise en evidence chez escherichia coli, est representative des rnrs anaerobies. Sa caracterisation et l'etude de ses centres redox sont presentees dans ce manuscrit. La rnr anaerobie est constituee de deux sous-unites et (codees respectivement par les genes nrdd et nrdg) organisees sous la forme d'un complexe stable #2#2. La petite sous-unite #2 est une metalloproteine contenant un centre 2fe-2s par chaine. La grande sous-unite #2 contient un radical libre, localise sur le residu glycine 681. Ce radical est essentiel a l'activite et est extremement sensible a l'oxygene. La formation du radical glycinyle implique plusieurs cofacteurs et partenaires proteiques : un systeme reducteur (flavodoxine, nadph : flavodoxine oxydo-reductase), du dithiothreitol (dtt), de la s-adenosylmethionine (adomet) et le centre fer-soufre de #2. Lors de la reduction du centre fe-s par le systeme reducteur, les centres 2fe-2s des chaines s'associent pour former un centre 4fe-4s localise a l'interface des deux chaines. Ce processus n'a pas de precedent en biologie. L'agregat 4fe-4s interagit avec une molecule d'adomet pour former un complexe stable. En presence de dtt, le centre fe-s transfert ses electrons a l'adomet. Il en resulte une coupure de l'adomet conduisant a la formation de methionine, de 5'-desoxyadenosine et du radical glycinyle. C'est le premier exemple de la participation d'un centre fer-soufre dans une fonction de catalyse redox. Une fois radicalisee, l'enzyme catalyse la reaction de reduction des ribonucleosides triphosphates en desoxyribonucleotides correspondants. Lorsque le cycle catalytique est termine, des reducteurs externes regenerent les equivalents reducteurs necessaires a la reaction. Alors que les classes i et ii utilisent la thioredoxine ou la glutaredoxine, la classe iii utilise le formiate. Les mecanismes d'activation et de reduction de la rnr anaerobie presentent des similitudes avec ceux des classes i et ii : existence d'un centre metallique implique dans la formation d'un radical proteique, implication de ce dernier dans l'activation radicalaire du substrat, et presence d'un systeme reducteur externe fournissant les equivalents reducteurs de la reaction. Cependant, chacun des cofacteurs proteiques ou chimiques de la rnr anaerobie est original faisant de celle-ci une enzyme unique. Outre son importance biologique, la rnr anaerobie est interessante au niveau de l'evolution puisqu'elle pourrait permettre de comprendre comment les differentes rnrs se sont adaptees pour catalyser la meme reaction enzymatique.


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  • Détails : 326 P.
  • Annexes : 252 REF.

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