Arylamine N-acetyltransferases : Cofactor Binding, Catalytic Mechanisms and Inhibition by Dithiocarbamate Chemicals

• Auteur / Autrice : Ximing Xu
• Direction : Fernando Rodrigues-Lima
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie (Biomolécules, Biologie Structurale, Pathologies, Biothérapies)
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Paris 7

Mots clés

Mots clés contrôlés

Catalyse

Toxicologie

Mesorhizobium

Thiocarbamates

Pesticides

Arylamine N-acetyltransferase

Résumé

Les principaux objectifs de cette thèse visent à mieux comprendre les relations structure/fonction de la famille de arylamine N-acétyltransférases (NAT) et comment ces enzymes peuvent être inhibées par un groupe important de pesticides: thiocarbamates. Afin d'obtenir de nouvelles informations sur les mécanismes moléculaires qui régissent la fixation de la AcCoA aux NAT, la première partie de mon travail a été consacrée à la détermination de la structure cristalline d'une isoforme NAT de Mesorhizobium loti ((RHILO) NAT1) en complexe avec CoA. La deuxième partie de mon travail a consisté à comprendre le rôle d'une position structuralement conservée au sein du motif conservé (Pro-Phe/Tyr-Glu-Asn ou PF/YEN) dans le site actif des NAT. L'isoforme (RHILO) NAT1 a été utilisée comme modèle pour comprendre le rôle de cette position conservée. Parallèlement aux études structure/fonction, la troisième partie de ma thèse a été consacrée à l'identification des thiocarbamates (principalement des pesticides) capables inhiber les NAT humaines et par conséquent le métabolisme d'autres pesticides via des mécanisme d'interaction «pesticide-pesticide». La plupart des travaux a reposé sur des approches moléculaires (expression d'enzymes recombinantes, cinétique enzymatique, mutagenèse dirigée, détermination de structure 3D, modélisation moléculaire) et des approches cellulaires (exposition des kératinocytes humains en culture à des amines aromatiques et des pesticides de type thiocarbamate, détection de métabolites dans des échantillons biologiques).

The main goals of this thesis aimed at better understanding structure/function relationships in the family of arylamine N-acetyltransferases (NAT) enzymes and how theses enzymes could be inhibited by an important group of pesticides: thiocarbamates. In order to get further insights into the molecular mechanisms that govern the binding of the AcCoA to NAT enzymes, the first part of my work was devoted to the determination of the crystal structure of a NAT isoform of Mesorhizobium loti ((RHILO)NAT1) in complex with CoA. The second part of my work consisted in understanding the role of a structurally conserved position present in a conserved motif (Pro-Phe/Tyr-Glu-Asn or PF/YEN) in the active site of NAT enzymes. (RHILO)NAT1 isoform was used as a model to decipher the role of this conserved position. In parallel to the structure/function studies, a third part of my thesis was devoted to the identification of thiocarbamates chemicals (mainly pesticides) that could inhibit human NAT enzymes and subsequently the metabolism of other pesticides through « pesticide-pesticide » interactions. Most of the work relied on molecular (recombinant enzyme expression, enzyme kinetics, site directed mutagenesis, crystal structure determination, molecular modelling) and cellular approaches (exposure of cultured human keratinocytes to aromatic amine and thiocarbamate pesticides, detection of metabolites in biological samples).