Etude des enzymes de la chaîne respiratoire caractérisées par électrochimie et spectroscopie

Investigation of enzymes from the respiratory chain by using electrochemical and spectroscopic techniques

• Auteur / Autrice : Sinan Sabuncu
• Direction : Petra Hellwig
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 09/05/2017
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie de la matière complexe (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Friedrich Thorsten
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Antoine Bonnefont
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Friedrich Thorsten, Mathieu Étienne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrochimie

Spectroscopie infrarouge

Quinones

Protéines membranaires

Cytochromes

Mots clés libres

Spectroscopie infrarouge

Électrochimie

Titration potentiométrique

Site de liaison de la quinone

Bo3 oxydase

CNOR

Infrared spectroscopy

Electrochemistry

Potentiometric titration

Quinone binding site

Bo3 oxydase

CNOR

Résumé

Le présent travail porte sur l’étude de deux protéines de la famille des oxydases à hème-fer par des techniques de spectroscopie et d’électrochimie. Le premier chapitre décrit l’étude du cytochrome bo3 oxydase issue d’E. coli. Nous nous sommes intéressés à l’étude des interactions enzyme-quinone par l’utilisation de quinones avec des longueurs chaines isoprenyl différentes. Notre but est de mieux comprendre le rôle de la longueur de la chaine des quinones sur l’activité catalytique de l’enzyme et sur les propriétés redox des cofacteurs à hème. Dans l’étape suivante, on a étudié les résidus impliqués dans le site de liaison des quinones (haute affinité, QH). Plusieurs mutations de ces résidus sont étudiées pour mieux comprendre l’importance de chacun des résidus dans cette liaison. Dans la dernière partie de ce premier chapitre, la spectroscopie SEIRAS «spectroscopie d’absorption infrarouge exaltée de surface» est introduite comme une technique alternative pour l’étude des protéines membranaires. Dans le second chapitre, la protéine membranaire cNOR issue de P. denitrificans est étudiée. Nous nous sommes focalisés sur l’effet de différents environnements (pH, présence de protéo-liposomes) sur la stabilité de la cNOR. Pour ce faire, trois valeurs de pH (6.5, 7.5 et 8.5) sont choisies et quelques échantillons de cNOR sont reconstitués dans des protéo-liposomes. Enfin, le donneur de proton terminal (au centre binucléaire) dans la protéine cNOR était étudié. De plus, nous avons étudié les ligands des ions Ca2+ puisqu’il est proposé que le donneur de proton est situé proche de cette région.

This thesis is focused on the study of two members of the heme-copper oxidase family by using spectroscopic and electrochemical techniques. In the first chapter cytochrome bo3 oxidase from E. coli was studied. We focused on the quinone-enzyme interactions by using quinones with different isoprenyl chains. Our aim was to better understand the role of isoprenyl chain on the catalytic activity of the enzyme and the redox properties of the heme cofactors. In the next step we studied the residues that are suggested to be in the high-affinity (QH) quinone binding site. Several site-directed mutants of these residues were investigated in order to better understand the position of QH binding site and the importance of each residue. In the last part of this chapter surface-enhanced infrared absorption spectroscopy (SEIRAS) was introduced as an alternative technique to study the membrane proteins. In the second chapter cytochrome c dependent nitric oxide reducates (cNOR) from P. denitrificans was studied. We focused on the effect of different environment (pH, proteoliposomes) on the stability of cNOR. For that purpose three pH values (6.5, 7.5 and 8.5) was selected and some of the cNOR samples were reconstituted in liposomes. Finally, the terminal proton donor (to the binuclear center) in cNOR was investigated. We studied the ligands of the Ca2+ site in cNOR since it was suggested that the proton donor may be close to this area.