Modélisation multiéchelle de monooxygénases à centres cuivreux non couplés : de l'activation du dioxygène au transfert électronique à longue distance

par Aurélien La Lande de Vallière

Thèse de doctorat en Chimie théorique

Sous la direction de Olivier Parisel et de Vicent Moliner.

Soutenue en 2007

à Paris 6 en cotutelle avec l'Universitat Jaume I (Castellón de la Plana, Espagne) .


  • Résumé

    Les monooxygénases à centres cuivreux non couplés catalysent l’hydroxylation stéréospécifique de substrats par insertion d’un atome d’oxygène dans une liaison C — H. Elles contiennent deux centres cuivreux, CuM et CuH séparés, d'une distance de 11 Å par une poche de solvant, lesquels fournissent chacun un électron durant le cycle catalytique qui voit la réduction complète d'une molécule de dioxygène. Malgré de nombreux efforts expérimentaux et théoriques, la description au niveau moléculaire du mécanisme réactionnel reste lacunaire. Dans ce travail nous employons diverses approches de chimie théorique pour modéliser les étapes successives du mécanisme de ces enzymes en nous appuyant principalement sur les données expérimentales issues d'études biomimétiques. Grâce à l'utilisation de méthodes ab initio multiréférences adaptées, nous montrons que l'activation du dioxygène sur le centre cuivreux CuM est obtenue par une coordination de type 2 side-on dans un état de spin singulet. Cet adduit permet ensuite de transférer l'atome d'hydrogène de la liaison C — H du substrat sous forme d'hydrure. A l'issue de cette deuxième étape, il est suggéré que l'apport du second électron à partir du centre CuH permet de compléter le cycle catalytique et de former le substrat hydroxylé attendu. Une étude de Dynamique Moléculaire couplée au calcul des paramètres de la théorie de Marcus montre enfin que ce transfert électronique à longue distance est envisageable via une molécule d’eau dont la position pontante stabilisée par le résidu Gln170 assure la connection entre les deux centres actifs

  • Titre traduit

    Multiscale modeling of non-coupled cuprous center monooxygenases : from dioxygen activation to long range electron transfer


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Informations

  • Détails : 1 vol. (317 p.)
  • Annexes : Bibliogr. en fin de chapitres. 270 réf. bibliogr.

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  • Bibliothèque : Université Pierre et Marie Curie. Bibliothèque Universitaire Pierre et Marie Curie. Section Biologie-Chimie-Physique Recherche.
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  • Cote : T Paris 6 2007 230
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