Recherche Avancée

Thèse soutenue

Caractérisation structurale et fonctionnelle de la galactose-bêta1,3-glucuronosyltransférase-I recombinante humaine (GlcAT-I)

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Auteur / Autrice : Sandrine Gulberti
Direction : Sylvie Fournel-Gigleux
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Pharmacie. Sciences du médicament
Date : Soutenance en 2003
Etablissement(s) : Nancy 1
Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nancy I. UFR Sciences pharmaceutiques et biologiques

Résumé

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Les glycosaminoglycanes (GAGs) sont des hétéropolysaccharides linéaires pour la plupart liés à des protéines pour former des macromolécules appelées protéoglycanes (PGs). Composants structuraux majoritaires de la matrice extracellulaire cartilagineuse, les PGs contribuent avx propriétés biomécaniques et fonctionnelles de l'articulation. Les glycosyltransférases (GTs) impliquées dans la biosynthèse des GAGs ont suscité un intérêt croissant ces dernières années en raison de l'importance biologique des PGs et de leurs implications dans divers mécanismes de régulation cellulaire majeurs. Nous nous sommes plus particulièrement intéressés dans ce travail à la galactose-131,3-glucuronosyltransférase-I (GlcAT-I) qui catalyse la dernière étape de formation de l'amorce tétrassacharidique à partir de laquelle s'effectue la polymérisation des GAGs sur la protéine centrale des PGs et dont le rôle limitant a été suggéré dans cette étape. La caractérisation moléculaire de la GlcAT-I devrait donc s'avérer importante en terme de physiopathologie articulaire. Notre travail a été consacré à la caractérisation structurale et fonctionnelle de la GlcAT-I. Nous avons cherché à analyser son organisation membranaire, en particulier son état d'oligomérisation, et à définir les bases moléculaires de sa spécificité vis-à-vis de substrats donneurs et accepteurs par la recherche et l'identification des motifs peptidiques et/ou acides aminés structuraux et catalytiques. Notre travail a permis de démontrer que l'organisation homodimérique de la GlcAT-I résulte de l'établissement d'un pont disulfure impliquant les Cys33 de chaque monomère. Nous avons parallèlement mis en évidence le rôle crucial d'une autre cystéine (Cys301) dans l'activité de l'enzyme par des approches combinées de mutagenèse dirigée et de modification chimique. De la même manière, l'étude des acides aminés conservés de cette GT a permis de démontrer l'implication des résidus His308 et Arg277 dans la reconnaissance et la prise en charge du substrat donneur par l'enzyme. L'analyse du rôle des résidus acides carboxyliques du site actif a conduit à la mise en évidence du rôle catalytique du résidu Glu281, avancé suite à la première description de la structure cristalline de la GlcAT-I. De façon complémentaire, l'étude du motif DXD, une séquence signature des GTs, souligne l'importance de l'intégrité de ce motif acide pour la fixation du substrat donneur, en relation avec la présence des cations manganèse, indispensables à l'activité de la GlcAT-I. Les études cinétiques ont de plus permis de proposer un modèle d'interaction séquentiel associant l'enzyme au complexe [substrat donneur -cofacteur métallique]. La connaissance et le contrôle des étapes précoces de la biosynthèse des GAGs, en particulier celle catalysée par la GlcAT-I, contribuent à la caractérisation de nouvelles cibles pharmacologiques. Ces informations devraient conduire à la mise en place de nouveaux concepts thérapeutiques, en particulier dans le cadre du traitement des atteintes dégénératives du cartilage comme l'arthrose.