Topologie des sites actifs des cytochromes P450 2C8 et 2C9 de foie humain : étude de leur spécificité de substrats et utilisation de la structure RX du CYP 2C5 comme référence

par Cristina Marques-Soares

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Daniel Mansuy.

Soutenue en 2002

à Paris 11 .

mots clés

• Cytochrome P450

Résumé

Pour étudier la topologie des sites actifs des CYP 2C9 et 2C8 humains, nous sommes partis de la première structure RX résolue d'un cytochrome P450 membranaire, le CYP 2C5 de lapin, fortement homologue aux CYP 2C humains. Nous avons tout d'abord construit un modèle 3D du CYP 2C9 par mutagenèse virtuelle du CYP 2C5. Ce travail ainsi qu'une étude de mutants du CYP 2C9 nous ont permis de souligner l'importance de certains résidus du CYP 2C9 dans sa reconnaissance et son oxydation des substrats. Dans un deuxième temps, nous avons élaboré de même un modèle 3D du CYP 2C8, tout en construisant indépendamment un pharmacophore de ses substrats. En confrontant les résultats de ces deux approches, nous avons proposé un modèle d'interaction du CYP 2C8 avec ses substrats. De plus le CYP 2C8 présent dans les vaisseaux sanguins semble être impliqué dans la régulation de la vasodilatation. En étudiant l'effet sur le CYP 2C8 de dérivés de voies impliquées dans la vasodilatation, les voies de la biosynthèse de NO et de la cascade arachidonique, nous avons identifié certains produits capables d'inhiber le CYP 2C8 in vitro. Enfin, nous avons trouvé des substrats et inhibiteurs communs aux CYP 2C5 et 2C humains, qui ont été cristallisés avec le CYP 2C5 par l'équipe de E. F. Johnson (La Jolla). Les structures RX obtenues ont permis de montrer une grande aptitude de l'enzyme à s'adapter a chacun de ses substrats. Ces résultats seront discutés en relation avec le comportement des cytochromes P450 2C humains.

Résumé

To study the topology of the active site of human CYP 2C8 and 2C9 we used the first RX structure of a membrane cytochrome P450, the rabbit CYP 2C5, which presents a strong homology with the human CYP 2Cs. First, a 3D model of CYP 2C9 was constructed by virtual mutagenesis of CYP 2C5. This work, completed by a study of CYP 2C9 mutants, underlined some CYP 2C9 residues, important for the interaction with substrates and the catalytic efficiency of the enzyme. In a second step, a 3D model of CYP 2C8 was developed. Meanwhile a pharmacophore of CYP 2C8 substrates was constructed. By confronting the results of those two approaches we proposed a model of the interaction of these substrates with CYP 2C8. Moreover, CYP 2C8 seems to be implicated in the regulation of vasodilatation. By studying the effects on CYP 2C8 of derivatives from the other ways of control of vasodilatation (the way of NO biosynthesis and the arachidonic cascade), we identified a few products able to inhibit CYP 2C8. Finally, we found CYP 2C5 substrates and inhibitors common to human CYP 2Cs. Those molecules were crystallised with CYP 2C5 by the team of E. F. Johnson (La Jolla). The RX structures obtained showed that the enzyme adapts its structure to the substrate. By comparison, they also gave information on the human CYP 2Cs.