Études spectroélectrochimiques sur les interactions métal-Iignad des enzymes de la chaîne respiratoire en moyen et lointain infrarouge

Mid and far infrared spectroelectrochemical studies on the metal−ligand interactions in respiratory chain enzymes

• Auteur / Autrice : Youssef El Khoury
• Direction : Petra Hellwig
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Strasbourg

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spectres de vibration

Spectroscopie

Liaisons métal-carbone

Enzymes -- Analyse

Cytochromes

Respiration cellulaire

Liaisons hydrogène

Cryobiologie

Spectroscopie d'impédance

Cuivre -- Composés

Cytochrome-oxydase

Composés de coordination

Fourier, Spectroscopie infrarouge à transformée de

Résumé

La thèse contient trois parties principales, la coordination du Cu, l'inhibition par le Zn, et le lointain infrarouge. Les vibrations de complexes de cuivre ont été étudiées en moyen et lointain infrarouge. Les spectres des complexes Cu- poly-L- histidine ont été enregistrés en fonction du pH en moyen et lointain infrarouge. De même, les vibrations métal- ligand ont été observées dans le lointain infrarouge. La coordination du Cu par l'amyloïde- beta16 est une étape déterminante dans l'apparition de la maladie d'Alzheimer. Les complexes cuivre- amyloïde- beta16 ont été étudiés dans le moyen infrarouge à différentes valeurs de pH. L'utilisation d'échantillons marqués isotopiquement pour cette étude a permis de déterminer les modes de coordination du cuivre. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons utilisé le moyen infrarouge pour étudier des protéines de la chaîne respiratoire. Les cations Zn2+ sont connus pour leur pouvoir inhibiteur vis-à-vis du pompage de protons par les enzymes respiratoires. Pour mieux comprendre l'effet de l'inhibition par le Zn sur les complexes III et IV, la spectroscopie différentielle IRTF induite par l'électrochimie a été utilisée. L'étude montre que le chélation du Zn par le complexe III a lieu via le résidu E295. L'inhibition du complexe IV se fait probablement dans deux sites de chélation. On a montré que le résidu E78 de la sous-unité II intervient dans la chélation du Zn. Enfin, le lointain infrarouge a été développé, y compris une approche électrochimique. Le domaine du lointain infrarouge offre un outil pour observer les vibrations métal- ligand, la signature amide VI et la signature des liaisons hydrogène.

The thesis is constituted of three main parts, the Cu coordination, the Zn inhibition and the far infrared. The vibrations of the Cu-poly-L-Histidine complexes have been studied in the mid and far infrared ranges as a function of pH. The Cu coordination by the amyloid-beta 16 peptide is a critical step in the development of Alzheimer' s. La coordination du Cu par l'amyloïde- beta16 est une étape déterminante dans l' apparition de la maladie d'Alzheimer. The spectra of the Cu-amyloid-beta16 complexes have been recorded in the mid infrared domain and the use of isotopically labelled samples allowed revealing the coordination sphere of Cu within the amyloid-beta16. Ln the second part, the mid infrared domain was used to study the respiratory chain enzymes. Zn cations are known to inhibit the proton pumping by the respiratory complexes. To better understand the effect of the inhibition by Zn on the complexes III and IV, the FTIR difference spectroscopy was used. The data shows that the chelation of Zn by the complex III takes places via E295 residue. The inhibition of the complex VI takes place via two binding sites, one of theme corresponds to the E78 residuee of the subunit JI. Finally, the far infrared spectroscopy of proteins has been developed. This spectral domain offers a unique tool to observe the metal-ligand vibration, the amide VI band, as weil as the hydrogen bonding signature of proteins.