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Mécanisme, catalyse et spécificité structurale des Méthionine Sulfoxyde Réductases de classe A et caractérisation de disulfure oxydoréductases de Neisseria meningitidis, Mechanism, catalysis and substrate specificity of Methionine sulfoxide reductases of class A and characterisation of disulfure oxidoreductases from Neisseria meningitidis

De
213 pages
Sous la direction de Sandrine Boschi-Muller
Thèse soutenue le 23 juin 2008: Nancy 1
La protéine périplasmique PilB est décrite jouer un rôle in vivo dans la résistance des bactéries pathogènes du genre Neisseria au peroxyde d’hydrogène généré par les macrophages de l’hôte. PilB est composée de trois domaines : un domaine N-terminal (N-ter) à activité disulfure oxydoréductase, un domaine central à activité méthionine sulfoxyde réductase (Msr) de classe A, et un domaine C-terminal à activité Msr de classe B. Les MsrA et MsrB catalysent la réduction des méthionine sulfoxydes (MetSO) incluses dans des protéines, en méthionines (Met). Les deux classes A et B de Msr sont structuralement distinctes et réduisent respectivement l’isomère S et R de la fonction sulfoxyde du substrat. Elles présentent un mécanisme catalytique similaire à trois étapes impliquant la formation d’un intermédiaire acide sulfénique, suivie de celle d’un pont disulfure intramoléculaire, qui est ensuite réduit par la thiorédoxine (Trx) dans le cas des Msr cytoplasmiques et par le domaine N-ter dans le cas des domaines Msr de PilB. Le domaine N-ter présente un repliement de type DsbE. Les DsbE sont des disulfure oxydoréductases périplasmiques impliquées dans la maturation des cytochromes c. Les études réalisées au cours de ma thèse ont permis de caractériser les résidus du site actif de la MsrA de N. meningitidis impliqués dans la reconnaissance du substrat sulfoxyde et la catalyse de l’étape réductase. L’étude des disulfure oxydoréductases périplasmiques de N. meningitidis a également été entreprise afin de caractériser in vitro la DsbE de N. meningitidis et de pouvoir identifier les facteurs structuraux et moléculaires impliqués dans la reconnaissance de leurs cibles et/ou partenaires.
-Méthionine Sulfoxyde Réductase A
-spécificité structurale
-disulfure oxydoréductase
-DsbE
-catalyse
-Neisseria meningitidis
The periplasmic protein PilB is described to be involved in vivo in the resistance of pathogens from Neisseria genus to hydrogen peroxide generated by the host macrophages. PilB is composed of three domains : the N-ter domain (N-ter) that display a disulfure oxidoreductase activity, the central and the C-terminal that display methionine sulfoxide reductase A and B activities. MsrA and MsrB catalyse the reduction of protein bound methionine sulfoxide (MetSO) back to methionine (Met). These two classes of Msr A and B are structurally unrelated and are specific for the reduction of the S and R isomer of the sulfoxide function respectively. They share a similar catalytic mechanism consisting of three steps that involve the formation of a sulfenic acid intermediate followed by the formation of an intramolecular disulfide bond that is then reduced by thioredoxin for cytoplasmic Msrs and by the N-ter domain for the Msrs domain of the PilB protein. The N-ter domain display a DsbE fold. These proteins are periplasmic disulfure oxidoreductases involved in the cytochrome c maturation pathway. The results obtained during my PhD have lead to the characterisation of residues of the actove site of Neisseria meningitidis involved in the recognition of the sulfoxide substrate and in the catalysis of the reductase step. The study of periplasmic disulfure oxidoreductases from N. meningitidis was undertaken in order to characterise in vitro the DsbE from N. meningitidis. The structural and molecular factors involved in the recognition of their targets and/or partners could then be determined.
Source: http://www.theses.fr/2008NAN10031/document
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U.F.R Sciences et Techniques Biologiques
Ecole Doctorale Biologie, Santé et Environnement


Thèse

Présentée pour l’obtention du titre de


Docteur de l’Université Henri Poincaré, Nancy I

en Enzymologie Moléculaire

par Adeline GAND


Mécanisme, catalyse et spécificité structurale des
Méthionine Sulfoxyde Réductases de classe A et
caractérisation de disulfure oxydoréductases de
Neisseria meningitidis
Soutenance publique le 23 juin 2008


Membres du jury :
Rapporteurs : Mr B. Friguet Professeur, Université Denis Diderot, Paris 7
Mr V. Nivière Directeur de Recherche CNRS, Grenoble I
Examinateurs : Mme G. Bonnard Directeur de Recherche CNRS, ULP Strasbourg
Mr. M. Ruiz-Lopez Directeur de Recherche, CNRS/UHP Nancy I
Mr. G. Branlant Professeur, Université Henri Poincaré, Nancy I
Mme S. Boschi-Muller Professeur, Université Henri Poincaré, Nancy I



Laboratoire de Maturation des ARN et Enzymologie Moléculaire UMR CNRS-UHP 7567
Faculté des Sciences et Techniques – BP239 – 54506 Vandoeuvre-lès-Nancy Cedex






Remerciements Je souhaite exprimer ma gratitude à Madame le Docteur Christiane Branlant,
Directeur de l’UMR 7567 CNRS-UHP, pour m’avoir accueillie dans son laboratoire.

Je tiens à exprimer ma sincère reconnaissance à Monsieur le Professeur Guy
Branlant, responsable de l’équipe Enzymologie Moléculaire, qui a encadré ce travail. Je lui
suis profondément reconnaissante pour m’avoir encadrée depuis le DEA jusqu’à
l’aboutissement de ma thèse. Je le remercie pour la formation, la rigueur, la culture
scientifique et les conseils avisés qu’il 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 mes profonds remerciements à Madame le Professeur Sandrine
Boschi-Muller qui a encadré mon travail depuis le DEA. Je la remercie pour sa disponibilité,
ses compétences, ses conseils, les discussions scientifiques que nous avons partagé et surtout
pour m’avoir soutenu pendant les moments de stress. Merci encore pour son aide tout au long
de ma thèse et lors de la rédaction de ce manuscrit.

Mes remerciements s’adressent à Messieurs Bertrand Friguet et Vincent Nivière qui
me font l’honneur de juger ce travail en tant que rapporteurs. Je remercie également
Madame Géraldine Bonnard et Monsieur Manuel Ruiz-Lopez d’avoir accepté de juger cette
thèse.

Je tiens à remercier toutes les personnes avec qui j’ai eu la chance de collaborer.
Merci à Marc Quinternet, Christel Beaufils et au Dr. Manh Thong Cung du laboratoire de
Chimie Physique Macromoléculaire (UMR 7568 CNRS-ENSIC). Merci au Dr. Bulent Balta,
Eddy Thiriot, et aux Dr. Gérald Monard et Manuel Ruiz-Lopez du laboratoire CBT (UMR
7565 CNRS-UHP) pour l’étude de chimie théorique du mécanisme des Msr, ainsi que pour
les réunions et discussions enrichissantes que nous avons eues. Merci à Guillaume Béchade
et au Dr. Sarah Sanglier du LSMBO à Strasbourg pour les très nombreuses analyses de
spectrométrie de masse.

Merci aux Docteurs François Talfournier, Sophie Rahuel pour leurs conseils, les discussions,
l’aide et la bonne humeur partagés ensemble.
Merci au Docteur Christophe Jacob pour avoir toujours été là pour m’aider et me supporter.

J’adresse un remerciement tout particulier à Mathias et Arnaud, les anciens thésards
(même s’ils m’ont abandonné !) Merci de m’avoir appris tant de choses, de m’avoir autant
aidé, supportée et surtout pour m’avoir appris autant de blagues nulles.

Je remercie aussi tout particulièrement Magali et Gaby pour m’avoir soutenu au
cours de cette dernière année, pour m’avoir fait à manger et m’avoir déstressé pendant ma
rédaction (je sais que c’était dur !!!). Merci également à Sylvain, Christelle, Arnaud,
Athanase, Aileen pour leur bonne humeur.

Je remercie également le groupe des joyeux chimistes : Jeff, Rafik, David, Estelle,
Anne, Phloup’s en souvenir de nos déjeuners (délicieux) au RU et de nos blagues à 2 francs.
Merci d’avoir toujours été là pour moi.

Je tiens également à remercier toutes les personnes avec qui j’ai eu l’occasion de
travailler, Laure, Xav’, Carine, Christophe, Alex, Séverine.

Enfin, je tiens à remercier toute ma famille sans qui je ne serais pas arrivé là où j’en
suis aujourd’hui.









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