Enzymologie moléculaire d'une sulfinyl réductase, la sulfirédoxine : Caractérisation du mécanisme catalytique, Enzymology of Sulfiredoxine, a sulfinyl reductase : characterization of the catalytic mechanism

Xavier Roussel

Description

Sous la direction de Guy Branlant, Sophie Rahuel-Clermont
Thèse soutenue le 04 septembre 2009: Nancy 1
Les peroxyrédoxines à deux cystéines typiques (2-Cys Prx) sont impliquées dans la résistance des cellules au stress oxydant associé à H2O2, en réduisant H2O2 en H2O. En parallèle, ces enzymes participent à la transduction du signal dépendant de H2O2 en tant que second messager, via leur état rédox. La suroxydation sous forme d’acide sulfinique des 2-Cys Prx typiques eucaryotes est une modification posttraductionnelle qui inactive l’activité peroxydase, permettant de réguler le passage du message cellulaire H2O2-dépendant. La réduction de cette espèce oxydée est essentielle pour la viabilité des cellules. Cette réaction est catalysée par les sulfirédoxines (Srx). Les études réalisées ont permis de caractériser le mécanisme catalytique de Srx de S. cerevisiae qui consiste en : 1) l’activation de la fonction acide sulfinique sous forme d’anhydride phosphoryl sulfinique, par transfert direct du phosphate ? de l’ATP ; 2) la réduction de la fonction acide sulfinique activée par attaque de la Cys catalytique de Srx, ce qui conduit à un intermédiaire covalent thiosulfinate Prx/Srx ; 3) le recyclage de Srx avec la libération de PrxSOH. Au niveau du recyclage de l’activité Srx, deux classes de Srx peuvent être définies, celle à deux Cys et celle à une Cys. La classe de Srx à deux Cys, composée jusqu’à présent de Srx de levures, possède une Cys de recyclage qui attaque le thiosulfinate au niveau de la Cys de Srx, libérant la PrxSOH et la Srx oxydée sous forme de pont disulfure intramoléculaire. Cette forme oxydée de Srx est ensuite reconnue et réduite par la thiorédoxine. La classe de Srx à une Cys dont font partie les Srx de mammifères, ne possédant pas de Cys de recyclage, passe par un mécanisme de recyclage impliquant un réducteur autre que la Trx, qui reduit directement la fonction thiosulfinate, et dont la nature reste à déterminer.
-Sulfirédoxine
-Thiosulfinate
-Régulation redox
Typical two-cysteine peroxiredoxines are involved in cell resistance against H2O2-induced oxidative stress, by reducing H2O2 in H2O. Furthermore, these enzymes take part in H2O2 signalling, which is transmitted and regulated by their redox state. The eukaryotic typical 2-Cys Prxs are subject to post-translational modification under sulfinic acid oxidation state, which inactivates have lost their peroxidase activity and thus regulates allows the passage of H2O2-dependent cellular message. Reduction of the sulfinic acid oxidation state is essential for the cell viability. Sulfiredoxin (Srx) catalyzes this reduction. These research studies demonstrated that the catalytic mechanism of Srx occurs in three steps: first, the sulfinic acid is activated as a sulfinyl phosphoryl anhydride intermediate by a direct transfer of the ?-phosphate of ATP; second, the activated sulfinic acid intermediate is reduced via attack of the catalytic Cys of Srx, which leads to formation of a thiosulfinate intermediate and; third Srx, is recycled with concomitant release of the PrxSOH product of the reaction. Two classes of Srx could be defined depending on the mechanism of Srx recycling. The class comprising yeast Srxs have one recycling Cys. This Cys attacks the thiosulfinate intermediate, resulting in PrxSOH release and formation of an oxidized Srx intermediate. This oxidized species, with an intramolecular disulfide bond, is recognized and reduced by thioredoxin. In the class comprising Srx devoid of recycling Cys, which includes the mammalian Srxs, Srx is recycled by a reducer distinct from thioredoxin, which reduces directly the thiosulfinate function.
Source: http://www.theses.fr/2009NAN10082/document

Informations

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Extrait

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~ .


U.F.R Sciences et Techniques Biologiques
Ecole Doctorale Biologie, Santé et Environnement


Thèse
présentée pour lobtention du titre de
Docteur de l Université Henri Poincaré, Nancy I
en Enzymologie Moléculaire et Biologie Structurale
par Xavier ROUSSEL

Enzymologie moléculaire d une sulfinyl réductase,
la sulfirédoxine : caractérisation du mécanisme catalytique.

Soutenance publique le 4 septembre 2009
Membres du Jury :

Président : Mr J.P. Jacquot Professeur, Université Henri Poincaré, Nancy I

Rapporteurs : Mr B. Badet Directeur de Recherche, CNRS, Gif-sur-Yvette
Mr M. Toledano Directeur de Recherche, CEA, Saclay
Examinateur : Mme S. Sanglier-Cianferani Chargée de Recherche, CNRS/UdS, Strasbourg
Directeurs de thèse : Mr G. Branlant Professeur, Université Henri Poincaré, Nancy I
Mme S. Rahuel-Clermont Chargée de Recherche, CNRS/UHP, Nancy I

Laboratoire ARN-RNP structure-fonction-maturation, Enzymologie Moléculaire et Structurale
UMR CNRS-UHP 7214
Faculté des Sciences et Techniques – BP70239-54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex



Remerciements Je souhaite exprimer ma gratitude à Madame le Docteur Christiane Branlant, Directeur de
l UMR 7214 CNRS-UHP, pour mavoir accueilli dans son laboratoire.
Je tiens à exprimer ma sincère reconnaissance à Monsieur le Professeur Guy Branlant,
responsable de léquipe Enzymologie Moléculaire et Structurale, qui a encadré ce travail. Je
lui suis profondément reconnaissant pour mavoir encadré depuis le DEA jusqu à
laboutissement de ma thèse. Je le remercie pour ces enseignements, la formation, la
rigueur, la culture scientifique et les conseils avisés quil m a transmis au cours de ma thèse.
Par les nombreuses discussions scientifiques que nous avons eues et ses conseils continus,
il m a guidé et aidé jusque dans la rédaction de cette thèse.
Je tiens à exprimer, plus que mes profonds remerciements, mais toute mon amitié à
Madame le Docteur Sophie Rahuel-Clermont qui a dirigé mon travail. Je lui suis
reconnaissant pour sa générosité, sa disponibilité, ses compétences, ses conseils, son sens
de l écoute et toutes les discussions scientifiques et personnelles que nous avons eues au
cours de ces cinq années. Merci pour son aide tout au long de mon DEA et de ma thèse,
jusque dans la rédaction de ce manuscrit.
Mes remerciements sadressent à Messieurs les Docteurs Bernard Badet et Michel
Toledano, qui me font l honneur de juger ce travail en tant que rapporteurs. Je remercie
également Madame le Docteur Sarah Sanglier et Monsieur le Professeur Jean-Pierre
Jacquot d avoir accepté de juger cette thèse.
Je tiens à remercier toutes les personnes avec qui jai eu la chance de collaborer. Merci à
Guillaume Béchade, à Sarah Sanglier, et à lensemble du laboratoire LSMBO à Strasbourg
(UMR 7509 CNRS-ULP) pour mavoir accueilli et initié aux joies de la spectrométrie de
masse et pour notre fructueuse collaboration. Merci à Normi Mohd Yahaya, Christel Beaufils
et Marie-Christine Petit-Averlant du LCPM (UMR 7568 CNRS-ENSIC) pour les études
structurales par RMN qui devraient aboutir sous peu.
Je veux remercier toute la « Srx team » : merci à Alexandre Kriznik pour son énorme
travail sur le projet, mais plus particulièrement pour sa gentillesse et sa bonne humeur ;
merci à Christelle Richard et à Salima Alaoui pour leur précieuse assistance et les bonnes
tranches de rire ; merci aux Docteurs Hortense Mazon et Arnaud Gruez pour leurs conseils
et les discussions partagées.
Merci à Madame le Professeur Sandrine Boschi-Muller et à Messieurs les Docteurs
Christophe Jacob et François Talfournier pour leurs conseils, les discussions, l aide et la
bonne humeur partagés ensemble.
Merci à lensemble des membres du laboratoire AREMS, passés et présents, qui ont
toujours été des « crèmes » avec moi, et particulièrement Sabrina, Carine, Séverine, Gaby,
Flo, Audrey, Jocelyne, Raphaël (dit Bébel), Baptiste (dit ptit poulet), Marouane, Christophe,
Alex O, Mathias, Arnaud, Nico, Sylvain … et notre regrettée Jackie.
Merci à toute ma famille, Papa et Maman, Papy et Mamie, Stéphanie - Jérôme et Emma,
Marie et Mohamed, Aurélie, Damien, Tonton Jacques, mes beaux-parents, mes oncles et
tantes - cousins et cousines. Merci à mes amis, Hélène et Pierre-Olivier - Albertine et Didier
pour leurs, soutiens, gentillesse, taquineries, et disponibilité.
Enfin, je voudrais terminer en exprimant tout mon amour pour Laure, ma femme, ma
meilleure amie, mon «bâton de pèlerin» … qui me supporte, soutient, écoute, encourage et
aime encore aujourd hui. Ma vie à ses cotés m a procuré joie, paix et force, nécessaires au
bon déroulement de ce travail.


Merci à toutes et à tous !



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