Étude de relations structure/fonction des hydrolases à sérine par les complexes métalliques

par Carole Colin

Thèse de doctorat en Génie enzymatique, bioconversion et microbiologie

Sous la direction de Mookambeswaran A. Vijayalakshmi.

Soutenue en 1995

à Compiègne , dans le cadre de École doctorale 71, Sciences pour l'ingénieur (Compiègne) .

mots clés

• Relations structure-activité
• Hydrolases
• Sérine
• Histidine
• Acides aminés
• Catalyse
• Enzymes
• Chélates
• Complexes métalliques
• Chromatographie d'affinité
• Électrophorèse

Résumé

L'affinité des ions métalliques chélatés pour certains acides aminés permet dans une certaine mesure l'étude structurale des surfaces des protéines. Ce concept s'applique en chromatographie (IMAC : Immobilized Metal ion Affinity Chromatography) et en électrophorèse (IMAGE : Immobilized Metal ion Affinity Gel Electrophoresis). Parmi les hydrolases à sérine : les substilisines, les cutinases et les lipases présentent des ressemblances structurales (triade catalytique : Ser-His-Asp/Glu) et fonctionnelles (hydrolyse les liaisons ester suivant le même mécanisme) mais aussi des divergences aussi bien structurales (site catalytique masqué chez les lipases) que fonctionnelles (substrat hydrolysé : peptide/triglycéride). Ces enzymes présentent une différence d'affinité pour les ligands de cuivre chélaté, observée en IMAC et quantifiée en IMAGE, traduisant une différence en nombre et en accessibilité de résidus histidine. En combinant ces résultats à ceux d'activité enzymatique, obtenus en présence ou non de ligand, nous avons étudié certaines relations structure-fonction de ces enzymes. Pour les lipases étudiées, même si leur structure tridimensionnelle n'est pas élucidée nous avons pu mettre en évidence : l'obstruction de leur site catalytique par un couvercle, des modifications structurales au cours de la catalyse (activation interfaciale) et de subtiles variations structurales suivant l'espèce. Pour les subtilisines nos résultats suggèrent que l'histidine 64 du site catalytique ne serait pas responsable de leur affinité pour le cuivre chélaté mais impliqué dans un réseau de liaisons hydrogènes. Pour la source de cutinase utilisée, l'unique histidine 188 est celle du site catalytique et accessible au solvant. Nous avons montré que ce résidu est partiellement accessible au cuivre chélaté. Cette étude suggère le rôle particulier de l'histidine du site catalytique des hydrolases à sérine et l'importance de son implication dans un réseau de liaisons hydrogène vis-à-vis de leur affinité avec les ions métalliques chélatés.

Titre traduit

Study of serine hydrolase structure/function relationships using metal complexes

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