Etudes structurales et fonctionnelles de la trans-sialidase de trypanosoma cruzi

par Maria Fernanda Amaya Velasco

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Pedro Alzari.

Soutenue en 2003

à Paris 11 .


  • Résumé

    Les trans-sialidases (TS) sont des enzymes attachées à la membrane par des ancres de GPI, exprimées dans certains stades du développement chez les tripanosomatides, tels Trypanosoma cruzi l'agent étiologique de la maladie de Chagas ou T. Brucei l'agent responsable de la maladie du sommeil. TS catalyse le transfert d'acide sialique, à partir de sialyloglycoconjuges qui se trouvent à la surface de l'hôte vers la surface du parasite. Cette activité semble être critique dans le processus d'invasion et la survie des parasites chez leurs hôtes. Même si TS présente une architecture du site actif similaire à celle des neuraminidases bactériennes et virales, elles possède une activité sialyl-transferase très efficace. Dans ce travail la structure tridimensionnelle de la sialidase recombinante de T. Rangeli (TrSA), un parasite protozoaire proche de T. Cruzi, a été déterminée seule et en complexe avec différents ligands. La structure de la trans-sialidase de T. Cruzi (TcTS) en forme libre et liée avec différents sucres a été aussi déterminée au cours de ces travaux. Le repliement de ces Protéines est formé par deux domaines structuraux différents : un domaine catalytique en β-propeller et un domaine du type lectine. Une comparaison détaille de la structure des sites actifs de TcTS et TrSA révèle des caractéristiques distinctes qui pourraient expliquer en partie les différences fonctionnelles. D'ailleurs dans TcTS la fixation de l'acide sialique induit des changements conformationnelles importants qui favorisent la réaction de transglycosylation. Les études comparés des deux enzymes ont apporté les bases moléculaires nécessaires pour comprendre l'activité de trans-glycosylation et ouvrent aussi la voie pour le développement rationnelle de nouveaux inhibiteurs de ces enzymes.


  • Résumé

    Trans-sialidases (TS) are GPI-anchored surface enzymes expressed in specific developmental stages of trypanosome parasites like Trypanosoma cruzi, the etiologic agent of Chagas disease, and T. Brucei, the causative agent of sleeping sickness. TS catalyzes the transfer of glycoconjugates through a transglycosidase reaction that appears to be critical for T. Cruzi survival and cell invasion capability. Although it shares a common active site architecture with bacterial neuraminidases, the T. Cruzi enzyme behaves as a highly efficient sialyltransferase. In this work we report the crystal structure of the closely related Trypanosoma rangeli recombinant sialidase (TrSA) and its complex with several ligands. We also report here the structure of the T. Cruzi trans-sialidase (TcTS), alone and in complex with sugar ligands. These two enzymes folds into two distinct domains: a catalytic β-propeller fold tightly associated with a lectin-like domain. A detailed comparison of TrSA with TcTS reveals a highly conserved catalytic center, where subtle structural differences account for strikingly different enzymatic activities and inhibition properties. Moreover mutagenesis experiments allowed the identification of amino acid substitutions within the active site cleft that modulate sialyltransferase activity. Furthermore sialic acid binding in TcTS is shown to trigger a conformational switch that modulates the affinity for the acceptor substrate and creates the conditions for efficient transglycosylation. The structures of the Trypanosoma enzymes illustrate how a glycosidase scaffold can achieve efficient glycosyltransferase activity and provide a framework for structure-based drug design.

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Informations

  • Détails : 123 p.-[56] f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.100-111.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2003)1
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