Reconnaissance et oxydation de N-hydroxyguanidines et de guanidines par les NO synthases de mammifères

par David Lefèvre-Groboillot

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Daniel Mansuy.

Soutenue en 2004

à Paris 11 .


  • Résumé

    Les NO synthases (NOS) sont des hémoproteines à cofacteur tétrahydrobioptérine (BH4), catalysant l'oxydation de la L-arginine en N(w)-hydroxy-L-arginine puis en NO. Chez les mammifères, trois isoformes de NOS impliquées dans des phénomènes de signalisation (nNOS et eNOS) ou de défense immunitaire (iNOS) sont connues. Dans certaines situations pathophysiologiques, les NOS ne sont pas en présence de concentrations saturantes de L-arginine ou de BH4. Elles produisent alors peu de NO et ont une activité de production d'espèces activées de l'oxygène. 1. De nombreuses N-hydroxyguanidines et guanidines sans groupement α-aminoacide sont oxydées en NO par les NOS. Les relations structure-affinité et structure-activité observées pour les trois isoformes sont différentes. Certains composés mènent à des activités maximales de formation de NO aussi élevées que celles obtenues avec la L-arginine. Le mode de reconnaissance et le mécanisme d'oxydation de ces molécules a été étudié. Les résultats sont discutés pour la mise au point de nouveaux donneurs de NO d'intérêt pharmacologique activés spécifiquement par une isoforme de NOS. 2. Contrairement aux NOS+BH4, la iNOS-BH4 forme des complexes d'hème-Fe(III) hexacoordinés à spin faible avec de nombreuses N-hydroxyguanidines. La iNOS-BH4 forme de nombreux complexes de fer hexacoordiné plus facilement que la iNOS+BH4. La iNOS-BH4 ne reconnaît pas la L-arginine et accueille en son site actif des ligands de plus grosse taille que la iNOS+BH4. Ces résultats sont disçutés pour la mise au point de composés inhibant spécifiquement la production d'espèces activées de l'oxygène des NOS-BH4 et/ou la conversion des NOS-BH4 en NOS+BH4 à activité NO synthase. 3. Comme la iNOS-BH4, le modèle d'hémoprotéine microperoxydase-8 forme des complexes de Fe(III) hexacoordinés à spin faible avec des N-hydroxyguanidines de structures diverses. Les N-hydroxyguanidines constituent donc une nouvelle famille de ligands d'hème-Fe(III).

  • Titre traduit

    Interaction of N-hydroxyguanidines and guanidines with the mammalian nitric oxide synthases


  • Résumé

    Nitric Oxide Synthases (NOS) are hemoproteins that catalyse the oxidation of L-arginine to NO, with intermediate formation of N(w)-hydroxy-L-arginine, and that use tetrahydrobiopterin (BH4) as a cofactor. Three mammalian NOS isoforms are known : nNOS and eNOS are involved in signal transduction, and iNOS in immune defense. Under certain pathophysiological situations, the avaibility of L-arginine or BH4 may limit the production of NO from NOSs, which produce reactive oxygen species instead. 1. Several N-hydroxyguanidines and guanidines without α-aminoacid moiety are oxidized into NO by NOSs. Different structure-affinity and structure-activity relationships are observed for the three isoforms. Some compounds lead to turnovers of NO formation as high as those obtained with L-arginine. The binding mode and the mechanism of oxidation of these compounds is studied. The results are discussed for the design of new NO donors of pharmacological interest specifically activated by a NOS isoform. 2. Contrary to NOSs+BH4, iNOS-BH4 forms low-spin hexacoordinated heme-Fe(III) complexes with several N-hydroxyguanidines. INOS-BH4 also forms various hexacoordinated iron complexes more easily than iNOS+BH4. The iNOS-BH4 active site does not bind L-arginine and interacts with larger ligands than that of iNOS+BH4. These results are discussed : for the design of compounds that could specifically inhibit the production of reactive oxygen species by the NOSs-BH4, and/or impede the conversion of NOSs-BH4 into NO synthesizing NOS+BH4. 3. Like iNOS-BH4, the hemoprotein model microperoxidase-8 forms low-spin hexacoordinated iron complexes with N-hydroxyguanidines of various structures. N-hydroxyguanidines are thus a new family of heme-Fe(III) ligands.

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Informations

  • Détails : 259 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.114-143

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  • Cote : 0g ORSAY(2004)27

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