Les glutarédoxines : de la réduction des peroxyrédocines de type II aux systèmes d'assemblage des centres fer-souffre, Caracteristion of thioredoxins-dependant peroxiredoxins and glutaredoxins from poplar : role of monocysteinic glutaredoxins in iron-sulfur cluster assembly

Filipe Gama

Description

Sous la direction de Eric Gelhaye
Thèse soutenue le 10 novembre 2010: Nancy 1
Les variations de l'environnement peuvent influer sur le métabolisme de la plante, notamment à travers la formation des espèces oxygénées réactives (EOR) nocives à forte concentration. Des systèmes enzymatiques vont dégrader ces EOR mais aussi réparer les molécules oxydées par ces réactifs. Ils sont composés notamment de peroxydases (glutathion peroxydases utilisant les thiorédoxines comme réducteur, et les peroxyrédoxines utilisant les glutarédoxines et les thiorédoxines pour leur régénération) dont l'activité s'appuie sur des échanges dithiol-disulfure. Ces systèmes présentent une complexité liée à l'existence de familles multigéniques. Des hybrides Prx-Grx actifs ont été produits de façon recombinante, donnant des indications sur les interactions entre Prx et Grx. Les études enzymatiques réalisées sur les Prx IIF et IIE ont montré qu'elles sont capables de réduire de nombreux substrats autres que le peroxyde d'hydrogène avec des efficacités variables. De plus, leurs localisations tissulaires sont différentes ainsi que leurs réactions en réponse à divers stress oxydant. Outre leur fonction de réducteurs, les glutarédoxines pourraient participer aussi à la signalisation par le mécanisme de glutathionylation, impliqué dans la protection de cystéines critiques par fixation d'une molécule de glutathion. Un rôle nouveau est apparu, elles aident à la formation et l'intégration des centres fer-soufre et participent donc à la maturation des protéines fer-soufre. Les Grxs chloroplastiques S14 et S16 intègrent de façon naturelle un centre fer-soufre et complémentent des mutants de levure déficients en Grx5, une glutarédoxine CGFS nécessaire pour l'assemblage des centres fer-soufre. Enfin, la GrxS14 est capable de transférer efficacement son centre à une molécule acceptrice. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre la redondance des ces familles : ces systèmes modulent différents processus physiologiques, dont certains encore inconnus, en réponse au stress oxydant
-Peuplier
-Stress oxydant
-Peroxyrédoxines
-Glutarédoxines
-Centre fer-soufre
Environment variations can modify plant metabolism in particular by production of reactive oxygen species (ROS) which are harmfull at high level. Enzymatic systems are to degrade these ROS but also repair oxidized molecules. They are composed by peroxidases (thioredoxins-reduced glutathione peroxidases and thioredoxin or glutaredoxin-reduced peroxiredoxins) using dithiol exchange for their activity. These systems present a complexity according to their multigenic family origin. Recombinant Prx-Grx hybrids have been produced giving clue to interactions between Prx and Grx. Enzymatic studies showed Prx IIF and IIE can reduced a wide range of substrates other than hydrogen peroxide, with variable activity. Furthermore they are not found identically in plant tissue and react to oxidative stress in different ways. Besides reducing properties Grx could participate in cell signalling by glutathionylation, mechanism which protects cystein by fixating a molecule of GSH. A new role appeared recently, they help production of iron-sulfur cluster and play a role in iron-sulfur proteins maturation. Plastidials S14 and S16 Grxs can naturally bind an iron-sulfur cluster and complement Grx5 (CGFS Grx known entering in iron-sulfur proteins maturation) deficient mutants yeast. Finally GrxS14 is able to transfer efficiently his cluster to accepting molecule. These results allow us understanding better these multigenic families regulating several physiological processes, some still unknown, in oxidative stress
Source: http://www.theses.fr/2010NAN10116/document

Sujets

• Peuplier
• Stress oxydant

Informations

• Publié par: Thesee
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• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

Î
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http://www.culture.gouv.fr/culture/infos-pratiques/droits/protection.htm UFR Sciences et Technologies IFR 110 Ecosystèmes Forestiers, Agroressources,
E.D. Ressources, Procédés, Produits et Environnement Biomolécules et Alimentation
Unité Mixte de Recherche INRA/UHP 1136 Biologie Végétale et Forestière
Interactions arbre-microorganismes
Thèse
présentée pour l'obtention du grade de
Docteur de l'Université Henri Poincaré, Nancy I
en Biologie Végétale et Forestière
par Filipe GAMA
Les glutarédoxines : de la réduction des
peroxyrédoxines de type II aux systèmes
d’assemblage des centres fer-soufre
Soutenue le 10/11/2010
JURY :
Rapporteurs: Stéphane LEMAIRE, Directeur de Recherches IBPC Paris
Bernard KNOOPS, Professeur Université Louvain
Examinateur: Catherine CORBIER, Professeur Université Nancy I
Directeur de Thèse: Nicolas ROUHIER, Maître de Conférences Nancy I « En science, la phrase la plus excitante que l'on peut entendre, celle qui annonce des
nouvelles découvertes, ce n'est pas "Eureka" mais "c'est drôle". »
Isaac AsimovSommaire

Remerciements p1
Abréviations p5
Introduction p9
I Le stress oxydant chez les plantes p11
A Les causes et effets du stress oxydant p11
B Formation des EOR p13
C Formation des ENR p17
D Rôles des EOR dans la signalisation p19
II Les systèmes enzymatiques de dégradation des EOR p21
A Les superoxyde dismutases p25
B Les catalases p27
C Les ascorbate peroxydases p29
D Les thiol-peroxydases: peroxyrédoxines (Prx) & glutathion peroxydases (Gpx) p31
a Classification p31
b Mécanismes d’action p33
c Rôles physiologiques, expression tissulaire et subcellulaire dans les plantes p37
III Les systèmes oxydoréductases à thiol p49
A Les thiorédoxines p49
a Classification p49
b Mécanismes d’action p51
c Signalisation et cibles des Trx p53
B Les glutarédoxines p59
a Classification p59
b Mécanismes d’action p63 Sommaire

c Signalisation/glutathionylation et fonctions physiologiques p65
d Formation des centres fer-soufre p67
IV Structure et assemblage des centres fer-soufre p69
A Les types de centres fer-soufre p69
B Rôle des centres fer-soufre p75
C Assemblage des centres fer-soufre p77
D Rôle des glutarédoxines dans l’assemblage p79
E Article I : “Glutaredoxin: the missing link between thiol-disulfide oxidoreductases and iron
sulfur enzymes” p85
V Les organismes d’étude p119
A Populus trichocarpa p119
B Arabidopsis thaliana p119
VI Présentation du travail de recherche p121


Résultats p125
I Etudes des peroxyrédoxines de type II, la Prx IIF mitochondriale et la Prx IIE
chloroplastique de peuplier p127
A Construction et propriétés catalytiques de protéines de fusion artificielles entre des
modules Prx et Trx ou Grx p127
Article 2 : “Engineering functional artificial hybrid proteins between poplar peroxiredoxin II
and glutaredoxin or thioredoxin” p133
B Les Prx II chloroplastique et mitochondriale, Prx IIE et IIF, du peuplier p143
Article 3 : “The mitochondrial type II peroxiredoxin from poplar” p151 Sommaire

Article 4 : “Biochemical and functional analysis of chloroplastic Prx IIE” p165
II Etudes du rôle des Grx dans l’assemblage des centres fer-soufre p177
Article 5 : “Chloroplast monothiol glutaredoxins act as scaffold proteins for the assembly and
delivery of [2Fe-2S] clusters” p183

Discussion générale et conclusions p195

Bibliographie p227