Etudes spectroscopiques de la protéine FUR (Ferric Uptake Regulation) : interaction avec le monoxyde d'azote

par Benoît D'Autreaux

Thèse de doctorat en Chimie

Sous la direction de Isabelle Michaud-Soret.

Soutenue en 2002

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .

    mots clés mots clés


  • Résumé

    La protéine FUR (Ferric Uptake Regulation) contrôle la concentration en fer dans les bactéries Gram négatif. La protéine Fur d'Escherichia coli est isolée sous forme d'un dimère de 2x17 kDa, comportant un ion Zn2+ par monomère. Le mécanisme de régulation fait intervenir la coordination d'un ion Fe2+ qui provoque un changement de conformation de la protéine et sa fixation dans la région promotrice des gènes impliqués dans le métabolisme du fer, réprimant ainsi leur l'expression. Nous avons étudié l'influence de l'oligomérisation, de la métallation et du monoxyde d'azote sur la structure et l'activité de la protéine Fur d'E. Coli. La protéine est capable de s'oligomériser en tétramère et hexamère mais existe principalement sous forme dimère aux concentrations physiologiques. Une forme monomère contenant deux ponts disulfures est obtenue à l'issue de la purification. Celle-ci n'est pas en équilibre avec le dimère et n'est pas activable directement par un ion métallique. Une forme dimère activable, est obtenue à partir de ce monomère après réduction des ponts disulfures par le DTT et ajout d'un ion métallique (Zn2+, Co2+ ou Fe2+). L'étude de l'incorporation des ions Co2+ et Fe2+ par spectroscopie UVvisible et Mössbauer montre que ces ions occupent un site similaire à celui décrit pour le zinc. L'oxyde nitrique, NO°, est produit par les eucaryotes pour lutter contre l'invasion bactérienne. Il est connu pour réagir avec les centres à fer de nombreuses protéines. Nous avons étudié son action sur la protéine Fur activé par le fer. In vivo et in vitro l'activité de Fur est inhibée par NO°. L'étude par spectroscopie RPE montre que NO° réagit avec le fer de Fur pour former un adduit fer-nitrosyl S=1/2 stable en anaérobie, qui conserve sa structure dimère. Des études par spectroscopies Mössbauer, ENDOR, FTIR et UV-visible suggèrent que l'adduit est de type dinitrosyl Fur-Fe(NO)2. Cette étude a montré le lien entre le contrôle du métabolisme du fer par Fur et la réponse à NO°.


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  • Titre traduit

    Spectroscopic studies for the FUR protein (Ferric Uptake Regulation) : interaction with nitric oxide


  • Résumé

    The FUR protein (Ferric Uptake Regulation) regulates the concentration of iron in Gram negative bacteria. The FUR protein from Escherichia coli is isolated as a 2x17 kDa dimer, which contains one Zn2+ ion per mono mer. The regulation process involves the coordination of a Fe2+ ion leading to a conformational change of the FUR protein. Subsequently to the conformational change, the protein binds to the promoter region of genes associated with iron metabolism and down regulates their expression. We have studied the influence of oligomerization, metallation and nitric oxide on the structure and activity of the E. Coli FUR protein. While the FUR protein is capable to form both tetramer and hexamer, it mainly exists as a dimer at physiological concentrations. Another purification product is a monomer with two disulphide bridges. This monomer is not in equilibrium with the dimer and can not be activated by metallic ions. However, an activable dimer can be obtained from the mono mer upon reduction of the disulphide bridges by DDT and the addition of metallic ions (Zn2+, C02+ or Fe 2+), Mössbauer and UV visible spectroscopies had revealed that these ions occupy a similar site to the one described for Zn2+ in the native dimer. Nitric oxide, NO, is produced by eukaryotes as a mechanism of defense against bacterial invasion. NO is known to react with the iron center of numerous proteins. We have studied its action on iron activated FUR protein. We have found that both in vivo and in vitro, NO inhibits FUR activity. EPR spectroscopy studies have shown that NO reacts with the iron in the FUR protein to form an iron-nitrosyl S= 1/2 adduct, which is stable in anaerobic conditions and which retains its dimeric structure. Further studies using M6ssbauer, ENDOR, FTIR and UV-visible spectroscopies suggest that the reaction product is a dinitrosyl Fur-Fe(NO)2 complex. These studies have demonstrated the link between the control of iron metabolism by FUR and the response to NO.

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Informations

  • Détails : 310 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/GRE1/0176
  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS02/GRE1/0176/D
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