Protection contre le stress oxydant de la pyruvate : ferrédoxine oxydoréductase des Desulfovibrio, une enzyme cIef du métabolisme anaérobie

par Nicolas Vita

Thèse de doctorat en Microbiologie

Sous la direction de Laetitia Pieulle.

Soutenue en 2009

à Aix-Marseille 1 .


  • Résumé

    La Pyruvate: Ferrédoxine oxydoréductase (PFOR) est une enzyme clef des métabolismes anaérobies qui catalyse l'oxydation réversible du pyruvate en acétyl-coenzymeA et CO2. Généralement, cette enzyme présente une grande sensibilité à l'oxygène induite par la présence de centres [4Fe-4S]2+/1+ dans la protéine. La caractérisation extensive de la PFOR de Desulfovibrio africanus (Da) a révélé une stabilité inédite de cette protéine en présence d'air. Mon travail a permis de spécifier le mécanisme de protection de la PFOR de Da à l'aide d'une étude de mutagenèse dirigée associée à des expériences in vivo. Le mécanisme est dépendant d'un « switch rédox » de deux cystéines qui permettrait de positionner une méthionine dans l'environnement immédiat d'un centre [4Fe-4S] afin de le protéger des dommages oxydatifs. Les analyses in vivo ont démontré que, dans les cellules, la PFOR de plusieurs Desulfovibrio, est efficacement protégée contre un stress oxydant. De plus, la forme stable mais inactive de l'enzyme qui est formée au cours de l'oxydation peut être réactivée par un retour en conditions réductrices. Cette réactivation correspond au clivage du pont di sulfure présent dans l'enzyme oxydée. Afin de caractériser les partenaires moléculaires catalysant, in vivo, ce clivage, nous nous sommes intéressés aux systèmes thiol-rédox des Desulfovibrio. Dans ce contexte, nous avons initié l'étude des thiorédoxines et des thiorédoxine réductases de Desulfovibrio vulgaris Hildenborough (DvH). En parallèle, nous avons étudié le rôle physiologique de la PFOR chez DvH, en mettant en œuvre une stratégie de délétion du gène porR. A l'heure actuelle, nous n'avons pas obtenu le mutantporK. Cependant nous avons démontré que ce gène appartenait à. Un opéron codant pour plusieurs protéines reliées fonctionnellement. Ainsi, la PFOR ferait parti d'un super-complexe impliqué dans l'oxydation du substrat énergétique et la production d'ATP.

  • Titre traduit

    The Pyruvate-Ferredoxine Oxidoreductase from Desulfovibrio bacteria : a key enzyme of the anaerobic metabolism is protected against oxidative stress


  • Résumé

    The Pyruvate-Ferredoxin Oxidoreductase (PFOR) is a key enzyme of anaerobic metabolisms that catalyses the reversible oxidation of pyruvate in acetyl-coenzymeA and CO2. Usually, this enzyme is highly sensitive to oxygen, because of the presence of iron- sul fur clusters. However, extensive studies of Desulfovibrio africanus (Da) PFOR pointed out a surprising stability of this protein when exposed to air. My PhD work wanted to get a better understanding of the protective mechanism of Da PFOR, using a directed-mutagenesis. Approach coupled to in vivo assays. We characterized a redox switch mechanism involving two cysteines that would direct the positioning of a methionine near one of the iron-sulfur clusters, thus protecting it from oxidative damages. In vivo analysis showed that PFORs from several Desulfovibrio species, are efficiently protected against oxidative stress. This redox-switch leads to a stable but inactive form of the enzyme under oxidative conditions that can be reactivated, in vivo, when conditions are shifted back to reducing ones. This reactivation requires the reduction of the disulfide bond of the oxidized enzyme. In order to identify the molecular partners that catalyse this reduction in vivo, we have started to study the thioredoxins and thioredoxin reductases of Desulfovibrio vulgaris Hildenborough (DvH). We also studied the PFOR physiological role in DvH, using a gene deletion approach , although until now, we haven't been able to obtain the porK mutant. But we have shown that this gene belongs to an operon coding for several proteins functionally linked. Therefore, the PFOR might be part of a supra-complex involved in the oxidation orthe energetic substrate and ATP production.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (196 p.)
  • Annexes : Bibliographie p.171-196

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