Etude structurale et fonctionnelle de la quinolinate synthase : une protéine fer-soufre cible d'agents antibactériens

par Carine Rousset

Thèse de doctorat en Chimie - Biologie

Sous la direction de Marc Fontecave et de Sandrine Ollagnier-de Choudens.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    La Quinolinate synthase (NadA) catalyse la condensation de l’iminoaspartate et de la dihydroxyacétone phosphate aboutissant à la formation d’acide quinolinique, un intermédiaire central dans la biosynthèse du nicotinamide adénine dinucléotide (NAD). Cette étude a permis de montrer que toutes les quinolinate synthases possèdent un centre [4Fe-4S] essentiel à l’activité et que seulement 3 résidus cystéines coordinent le centre métallique, les cystéines Cys113, Cys200 et Cys297 chez E. Coli. Les propriétés spectroscopiques et biochimiques du centre [4Fe-4S] nous ont conduit à proposer que le centre fer-soufre joue un rôle de type aconitase/déshydratase dans la catalyse enzymatique. Deux autres cystéines impliquées dans la formation d’un pont disulfure, sont également essentielles à l’activité quinolinate synthase (Cys291 et Cys294 chez E. Coli) en jouant probablement un rôle régulateur. Nous rapportons également une nouvelle hypothèse de mécanisme pour la formation de l’acide quinolinique, incluant l’isomérisation du glycéraldéhyde 3-phosphate en DHAP. Enfin, nous proposons NadA comme une cible potentielle d’agents antibactériens. Sur les différentes molécules testées in vitro, l’acide phosphoglycolohydroxamique (PGH) s’est avérée actif sur la quinolinate synthase d’E. Coli et de M. Tuberculosis, en agissant comme un inhibiteur compétitif du DHAP.


  • Résumé

    Quinolinate synthase (NadA) catalyses a unique condensation reaction between iminoaspartate and dihydroxacetone phosphate leading to quinolinic acid, a key intermediate in the biosynthesis of nicotinamide adenine dinucleotide (NAD). This study demonstrates that all quinolinate synthases harbor a [4Fe-4S] cluster, absolutely required for activity, which is coordinated by only three cysteine residues, namely the conserved Cys113, Cys200 and Cys297 in NadA from E. Coli. Spectroscopic and biochemical properties of [4Fe-4S] clusters lead to the proposal that the iron-sulfur cluster plays an aconitase/dehydratase-type role in this enzymatic catalysis. Two other cysteine residues (Cys291 and Cys294 in E. Coli) were demonstrated to be involved in the formation of a disulfide bridge critical for the quinolinate synthase activity probably by playing a regulatory role. In this work we also propose an additional step in the mechanism including the isomerisation of glyceraldehyde 3-phosphate (G-3P) to DHAP. Finally, some putative inhibitory molecules were assayed on NadA that we consider as a potential target of antibacterial agents. Among the tested molecules, phosphoglycolohydroxamic acid (PGH) proves to be active on the quinolinate synthases of E. Coli and M. Tuberculosis, acting as a competitive inhibitor of DHAP.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (272 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 151 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0083/D
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