Relations structure-fonction de l'alpha-hémoglobine et de sa protéine chaperon l'AHSP : octamères d'hémoglobine recombinante : application à la mise au point d'un transporteur d'oxygène artificiel

Structure-function relationship between the alpha-hemoglobin and its chaperone protein, the AHSP : Octameric recombinant hemoglobins : application to the development of an artificial oxygen carrier

• Auteur / Autrice : Thomas Brillet
• Direction : Véronique Baudin-Creuza
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Structure, fonction et ingéniérie des protéines
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Protéines mutantes

Chaperons moléculaires

Mutation

Oxygène

Globines bêta

Globines alpha

Hémoglobines

Résumé

Ces travaux concernent l'étude de deux molécules d'hémoglobine (Hb) candidates à l'élaboration d'un transporteur artificiel d'oxygène et l'étude des relations structure-fonction de l'α-Hb et de sa protéine chaperon AHSP dans la cadre d'un mutant de l'AHSP décrit chez un patient présentant un syndrome thalassémique. La première partie du travail concerne le mutant α-HbH⁵⁸L, résidu clé de la poche de Thème, en vue de réduire l'auto-oxydation dans l'Hb. Celui-ci présente les mêmes caractéristiques spectrales quel que soit le ligand externe ajouté, contrairement à la protéine native. Dans ce mutant Thème semble être hexacoordonné avec un ligand endogène avec une forte affinité. La deuxième partie concerne les études d'octamères recombinants d'Hb réalisés par pontage intermoléculaire soit au niveau des sous-unités ß (ß octamère) ou a (α octamère). Ces octamères ont des propriétés fonctionnelles proches de THbA, mais avec une interaction avec l'haptoglobine (Hp) très diminuée. L'Hp et l'α octamère forment en quelques heures de grands complexes alors que le p octamère réagit nettement moins vite avec l'Hp, reflétant une plus grande stabilité de ce dernier La troisième partie concerne la caractérisation du complexe AHSP/α-Hb. Les constantes d'association, de dissociation de Tα-Hb vis à vis de son chaperon ont été déterminées. Pour le mutant AHSPV⁵⁶G, la constante de dissociation du complexe AHSP/α-Hb est diminuée 4 fois. L'AHSPV⁶⁵G seule est partiellement repliée à 37°C avec une stabilité thermique fortement diminuée alors que le complexe AHSPV⁵⁶G/α-Hb a une stabilité thermique proche de la normale. Au sein du complexe AHSPV⁵⁶G/α- Hb, l'α-Hb a également une fonction normale.

This work concerns the study of two candidate molecules of hemoglobin (Hb) in the development of an artificial oxygen carriers and the study of structure-function relationships of α-Hb and its chaperone AHSP in the context of a mutant AHSP described in a patient with thalassemia syndromes. The first part of the work concerns the mutant α-HbH⁵⁸L, a key residue of the heme pocket in order to reduce auto-oxidation in Hb. This mutant has the same spectral characteristics regardless of the external ligand added, unlike the native protein. This mutant appears to have a hexacoordinated heme with a high affinity endogenous ligand. The second part concerns the study of recombinant Hb octamers Hb, obtained by intermolecular disulfide bond of ß-Hb (ß octamer) or α-Hb (α octamer). These octamers have functional properties similar to HbA, but with a decreased interaction with haptoglobin (Hp). Hp and a octamer form within a few hours a large complex while the ß octamer reacts much more slowly with Hp, reflecting its greater stability. The third part concerns the characterization of the complex AHSP/α-Hb. Both association and dissociation rates of the α-Hb with its chaperone were determined. For the mutant AHSPV⁵⁶G, the dissociation rate of the complex AHSP/α-Hb is 4 times reduced. The AHSPV⁵⁶G appears to be partially folded at 37 ° C with a progressive thermal unfolding curve. However the complex AHSPV⁵⁶G/α-Hb has a thermal stability close to normal. Within the complex AHSPV⁵⁶G/α-Hb, the α-Hb displays a normal function.