Etude cristallographique et fonctionnelle des isoenzymes de l'α-amylase d'orge : leurs structures 3D en action révèlent des modes distincts de reconnaissance des polysaccharides et de nouvelles molécules inhibitrices

• Auteur / Autrice : Xavier Robert
• Direction : Richard Haser
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Biochimie
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Richard Haser

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polyamines

Antienzymes

Cristallographie

Plantes -- Isoenzymes

Orge

Amylases

Résumé

Le grain d'orge contient deux isoenzymes de la famille des alpha-amylases (AMY1 et AMY2) qui sont impliqués dans la dégradation de l'amidon nécessaire à la croissance de l'embryon de plante. La structure tridimensionnelle de AMY2 (résolue par cristallographie et diffraction des rayons X) est connue dans son état natif, mais aussi en complexe, d'une part avec l'acarbose (un pseudo-tétrasaccharide inhibiteur) et d'autre part avec l'inhibiteur protéique bifonctionnel endogène BASI. Malgré leur très grande similitude de séquence, AMY1 et AMY2 se distinguent à plusieurs niveaux : point isoélectrique, stabilité à pH acide ou à haute température, affinité pour les ions calcium et pour les substrats solubles, efficacité différente pour l'hydrolyse des granules d'amidon. Enfin, seul AMY2 est inhibé par BASI. Cette étude présente la structure native de AMY1, résolue par cristallographie, et l'analyse comparée des deux isoenzymes, en vue d'expliquer leurs remarquables différences de propriétés. La résolution des structures des complexes avec l'acarbose et des analogues de substrat fournit également des informations sur les mécanismes d'hydrolyse et d'inhibition de AMY1. De plus, la structure d'un complexe entre AMY1 et un substrat naturel (maltoheptaose) nous a permis d'étudier en détail les différents sous-sites de fixation du substrat à l'enzyme et d'identifier un nouveau site de surface pouvant lier des polysaccharides. Ce site, présent uniquement chez AMY1, révèle pour la première fois, le rôle du domaine C d'une alpha-amylase. Enfin, la découverte d'une nouvelle classe potentielle d'inhibiteurs de glycosidases de type polyamine est présentée. Un complexe AMY1/spermidine a montré que la polyamine se fixait préférentiellement dans le site actif, même en présence d'acarbose. Cette propriété semble pouvoir s'étendre à d'autres alpha-amylases (notamment humaine) et servir de base à la conception de nouveaux inhibiteurs à visées thérapeutiques.