Approches globales de l’état redox du résidu cystéine

par Natacha Le Moan

Thèse de doctorat en Sciences biologiques

Sous la direction de Michel Toledano.


  • Résumé

    Les cystéines sont des acides aminés possédant un groupement thiol dont la réactivité chimique leur permet de participer à la catalyse enzymatique, la chélation des métaux, l’acquisition de la structure tridimensionnelle, la signalisation et la régulation redox. Les réactions d’oxydation des thiols sont restreintes à des compartiments cellulaires, comme le réticulum endoplasmique ou l’espace intermembranaire de la mitochondrie, dans lesquels il existe des systèmes de thiol-oxydases spécifiques. À l’opposé, le cytosol est considéré comme un environnement réducteur, dû aux deux voies de réduction des thiols cytoplasmiques: la voie des thiorédoxines et la voie du glutathion. Afin de tester la contribution respective de ces deux voies dans le contrôle de l’état redox des thiols, nous avons développé une méthode d’identification des thiols cytoplasmiques oxydés à l’échelle du protéome. Pour cela, nous avons marqué spécifiquement les thiols oxydés par la biotine HPDP, permettant l’identification des protéines oxydées, et par un agent alkylant radiomarqué, permettant de quantifier l’oxydation des thiols. Nous avons mis en évidence de nombreuses protéines oxydées dans le cytoplasme des cellules de S. Cerevisiae et avons étudié la variation de l’oxydation des thiols en anaérobie, en réponse à l’H2O2 et à l’inactivation de l’une ou l’autre des deux voies de réduction des thiols. L’invalidation de la voie des thiorédoxines augmente l’oxydation des antioxydants alors que la déplétion du glutathion diminue l’ensemble des protéines oxydées. Ces effets contrastés suggèrent un rôle exclusif des thiorédoxines dans le métabolisme de l’H2O2 et un rôle du glutathion en tant que tampon redox

  • Titre traduit

    Global Approaches of redox state of cysteine residue


  • Résumé

    The thiol group of cysteine provides this amino acid high chemical reactivity exploited in enzymatic catalysis, metal binding, oxidative folding, H2O2 and NO signaling and redox regulation. The chemical nature of the sulfur atom of cysteine allows this amino acid to exist in several different redox forms. Oxidation of the thiol group of cysteine is mainly restricted to compartments that contain specific oxidases, catalyzing this oxidation as the endoplasmic reticulum or intermembrane space of mitochondria. In contrast, the cytoplasm is generally viewed as a highly reducing environment due to the presence of very efficient electron flow pathways that catalyze reduction of the cysteine residue: the thioredoxin and the glutathione pathways. We addressed the reducing nature of the cytoplasm by identifying oxidized protein-thiol using redox proteomics. We differentially labeled protein oxidized thiols using biotin-HPDP, followed by purification to identify oxidized proteins, and 14C- or fluorescent-labelled N-ethylmaleimide, that provide a quantitative estimate of oxidation. Both methods consistently revealed a high number of oxidized proteins in the cytoplasm of S. Cerevisiae cells. We also studied the effect of anaerobiosis, H2O2, and inactivation of the thioredoxin and glutathione pathways. Thioredoxin deletion generated a pronounced oxidation increase of antioxidants, while glutathione depletion decreased the oxidized proteins. Our main conclusion is the contrasted function of electron flow pathways, with thioredoxin having an exclusive role in H2O2 metabolism and glutathione acting as a cellular redox buffer

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Informations

  • Détails : 1 vol. (305 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.235-251

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)125
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