Étude de deux protéines contenant du fer non hémique isolées du genre Desulfovibrio : la rubrérythrine (purification et caractérisation chez Desulfovibrio desulfuricans ATCC 27 774) et la rubrédoxine (effets de substitutions métalliques)

Study of two non-heme iron proteins isolated from the genus Desulfovibrio : rubrerythrin (purification and characterization from Desulfovibrio desulfuricans ATCC 27 774) and rubredoxin (effects of metal substitutions)

• Auteur / Autrice : Pascale Saint-Martin
• Direction : Daniel Thomas
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Microbiologie et Enzymologie
• Date : Soutenance en 1989
• Etablissement(s) : Compiègne
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'ingénieur (Compiègne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Hydrogénases

Métaux

Produits de remplacement

Spectrométrie de masse

Rubrédoxines

Ferroprotéines

Desulfovibrio desulfuricans

Bactéries sulfato-réductrices

Mots clés libres

Rubrérythrine

Résumé

Les rubrédoxines possédant le centre fer-soufre le plus simple ont servi de modèles pour l'étude de fonctionnement des hydrogénases contenant des centres plus complexes. Les rubrédoxines de 3 souches de bactéries sulfato-réductrices du genre Desulfolvibrio (D. Desulfuricans ATCC 27 774 et Berre-Eau et D. Gigas) ont été modifiées par remplacement de leur centre actif ferrique par du nickel et les activités d'échange deuterium-proton et de production de H2 ont été mesurées par spectrométrie de masse. Les rubrédoxines natives sont inactives vis-à-vis de la molécule de D2. La substitution métallique engendre l'apparition d'activités d'échange et de production qui, bien que faibles par rapport à celles des hydrogénases, permettent de conclure à un rôle du nickel dans l'activation de la molécule d'hydrogène. Le rapport H2/H2+Hd donne une valeur correspondant à un clivage hétérolytique de D2. Le CO, inhibiteur des hydrogénases, entraîne une inhibition réversible des rubrédoxines à nickel. Le remplacement du fer par d'autres métaux de transition (cobalt ou cuivre) n'engendre pas de protéines actives vis-à-vis de la molécule de H2. Chez D. Desulfuricans ATCC 27 774, une nouvelle protéine présentant un spectre optique comparable à celui de la rubrédoxine, a été isolée. Elle contient du fer impliqué dans 2 structures différentes de type rubrédoxine et de type hémérythrine, cette caractéristique lui valant le nom de rubrérythrine. Elle est constituée de 2 sous-unités de 24 KDa. Son potentiel redox (+ 200 mV) est très élevé par rapport à celui des autres protéines d'oxydo-réduction des Desulfovibrio. Son rôle physiologique est toujours inconnu, bien qu'une protéine ayant une activité NADH-rubrérythrine oxydo-réductase ait été purifiée et caractérisée.

Rubredoxin, the simplest iron-sulfur protein, has been used as a model for the study of mechanisms of hydrogenases which contain more complex centers. The active center of rubredoxins from 3 Desulfolvibrio strains (D. Desulfuricans ATCC 27 774 and Berre-Eau and D. Gigas) has been substituted by nickel and their deuterium-proton exchange and H2 production activities have been measured by mass-spectrometry. No net activity has been observed with native rubredoxin. Substitution with nickel leads to exchange and production activities, weak indeed when compared to those of hydrogenases. But it is clear that nickel plays a role in hydrogen activation. H2/H2+HD ratio is compatible with an heterolytic cleavage of D2 with formation of an hybrid. CO, which is an inhibitor of all types of hydrogenases, is a reversible of inhibitor for nickel-rubredoxins. No activity is observed after replacement of iron by other transition metals (cobalt or copper). A new protein has been isolated from D. Desulfuricans ATCC 27 774. It contains non heme iron implicated in two different structures : one of the rubredoxin type and one of the hemerythrin type. So it has been called rubrerythrin. The optical spectrum of this protein is comparable to the rubredoxin one, but it is composed by two 24 KDa subunits. The redox potential (+ 200 mV) is very high compared to other proteins found in Desulfovibrio. A protein with NADH-rubrerythrin oxydo-reductase activity has been purified and characterized. Nevertheless, the physiological role of rubrerythrin is still unknown.