Biosynthèse des isoprénoïdes bactériens : Inhibiteurs potentiels de la désoxyxylulose phosphate synthase et caractérisation des étapes de réduction dans la formation des hopanïdes

Bacterial isoprenoïds biosynthesis : Potential inhibitors of deoxyxylulose synthase and characterization of reducing steps in hopanoïds formation

• Auteur / Autrice : Jeanne Toulouse
• Direction : Michel Rohmer, Denis Tritsch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg1995-....)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Serge Neunlist, Daniel Uguen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Richard J. Robins, Albert Boronat

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bactéries

Inhibiteurs

Biosynthèse

Isoprénoïdes

Isoprénoïdes

Mots clés libres

Hopanoïdes

Résumé

La désoxyxylulose phosphate synthase (DXS), première enzyme de la voie du MEP présente chez de nombreux microorganismes mais absente chez les animaux, représente une cible potentielle pour le développement de nouveaux médicaments contre les maladies causées par des bactéries pathogènes ou par des parasites. Dans cet objectif, l’élaboration d’inhibiteurs potentiels de cette enzyme a été envisagée. Plusieurs accepteurs de Michael, un analogue phosphoré du pyruvate et des dérivés di- et trihalogénés ont été synthétisés. Certains de ces composés montrent une faible activité inhibitrice de la DXS. De plus, afin de mieux comprendre la biosynthèse des isoprénoïdes, nous nous sommes plus particulièrement intéressés à la protonation in vivo d’un cation allylique intermédiaire dans la réaction catalysée par la dernière enzyme de la voie du MEP (LytB). Le donneur de proton serait le cofacteur (FADH2) de réduction utilisé à la fois comme donneur d’électrons et de protons. Pour mettre en évidence la signature de ces étapes de réduction, le métabolisme de Zymomonas mobilis est utilisé, car il permet la formation d’un pool de NADPH deutérié en incubant du [1-2H]glucose. Le deutérium est donc incorporé dans tous les cofacteurs de réduction et serait transféré sur les unités isopréniques dérivées de l’IPP (C-2) ou du DMAPP (C-4). Les positions du deutérium ont été déterminées dans les triterpénoïdes de série hopane par RMN 13C en analysant les déplacements vers les champs forts des signaux du 13C. L’introduction de deutérium en position C-2 a été confirmée, la présence de deutérium en position C-4 et d’une activité IPP isomérase chez Zymomonas mobilis a pu être mise en évidence.

The enzymes of the MEP pathway present in many microorganisms but absent in animals, are potential targets for developing new drugs against diseases caused by pathogenic bacteria or parasites. In this objective, the development of potential inhibitors of this pathway has been considered. The deoxyxylulose phosphate synthase (DXS), the first enzyme of the MEP pathway, was chosen as a target and analogues of its substrate, pyruvate, were synthesized and their biochemical characteristics have been established. Signals of 13C. In addition, to improve the understanding of the biosynthesis of isoprenoids, experiments were performed on Zymomonas mobilis to determine the origin of the hydrogen atoms of isopentenyl diphosphate (IPP) and dimethylallyl diphosphate (DMAPP) from the MEP . We are particularly interested in studying in vivo the protonation of allylic cationic intermediate in the reaction catalyzed by the last enzyme of the MEP pathway (LytB). The proton donor is the reducing cofactor (FADH2) used both as an electrons donor and protons donor. To highlight the signing of these reduction steps, the metabolism of Zymomonas mobilis is used because it allows the formation of a pool of deuterated NADPH by incubating [1-2H]glucose. Deuterium is incorporated in all reducing cofactors NADP2H and thus FAD2H2 and would be transferred to the isoprene units derived from IPP or DMAPP. The positions of deuterium were determined in hopanoids by 13C NMR by analyzing the shifted signals of 13C.