Etude mécanistique de la biosynthèse des centres fer-soufre chez Escherichia coli : quel rôle pour la protéine SufA ?

par Maïté Sendra

Thèse de doctorat en Chimie - Biologie

Sous la direction de Marc Fontecave.

Soutenue en 2007

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Les protéines [Fe-S] sont des enzymes ubiquitaires, assurant des fonctions clés au sein des organismes vivants. La biosynthèse des centres [Fe-S], à savoir les processus permettant un assemblage correct des atomes de fer et de soufre au sein des protéines cibles, requièrent la participation de machineries protéiques complexes. Parmi elles se trouve la machinerie SUF qui intervient dans des conditions de stress oxydant et de carence en fer. Elle est composée de six gènes sufABCDSE. La protéine SufA est proposée comme étant une protéine scaffold ayant pour rôle de préassembler transitoirement des centres [Fe-S] et de les transférer à des protéines cibles. Elle possède trois résidus cystéines conservés proposés comme étant les ligands des centres [Fe-S]. SufA est obtenue principalement sous forme apo après purification. Le centre [Fe-S] peut être reconstitué chimiquement in vitro. Dans ces conditions, SufA contient un mélange de centres [2Fe-2S] et [4Fe-4S]. Nous avons alors isolé SufA native métallée après purification à partir de tout l’opéron suf en anaérobiose, et montré qu’elle contient un centre [Fe-S], plutôt de type [2Fe-2S], transférable efficacement à la ferrédoxine. Nous avons également étudié les mécanismes moléculaires de formation du cluster dans SufA. SufA est capable de fixer à la fois du soufre, au niveau de ses trois cystéines conservées, et du fer, majoritairement au niveau d’atomes d’azote et d’oxygène. Ces éléments sont mobilisables pour la formation d’un centre [Fe-S] en milieu réducteur. Enfin, des expériences préliminaires réalisées in vitro avec des mutants dirigés n’ont pas permis d’identifier la nature exacte des ligands du centre [Fe-S] dans SufA.


  • Résumé

    [Fe-S] proteins are ubiquitous enzymes which play key roles within all living organisms. The biosynthetic process by which iron and sulfur atoms are combined in a controlled way into target proteins requires complex machineries. Among them, we can find the SUF machinery which is involved under oxidative stress and iron starvation conditions. This system is composed of six genes sufABCDSE. The SufA protein is described as a scaffold protein which is able to assemble transient [Fe-S] clusters and to transfer them to target apoproteins. Moreover, SufA contains three conserved cysteine residus which are proposed to be the ligands of the [Fe-S] clusters. SufA is purified mainly in apo form. The [Fe-S] cluster can be reconstituted chemically in vitro. Under these conditions, SufA contains a mix of [2Fe-2S] clusters and [4Fe-4S] clusters. We isolated the native SufA protein in a metalled form after purification from the suf operon in anaerobic conditions. We showed that SufA contains an [Fe-S] cluster, probably a [2Fe-2S] cluster, which can be transferred to the ferredoxine efficiently. We also studied the molecular mechanisms of the assembly of [Fe-S] cluster in SufA. SufA is able to bind both sulfur atoms, coordinated by the three conserved cysteines, and iron atoms, mainly coordinated by nitrogen and oxygen ligands. These two elements can be used for the assembly of [Fe-S] clusters in the presence of a reductant. Lastly, we carried out preliminary in vitro experiments with site-directed mutant proteins to determine the ligands of [Fe-S] clusters in SufA, but today, the nature of the ligands remains unclear.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (285 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.259 à276

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS07/GRE1/0202/D
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