Synthèse et évaluations enzymatiques de nouveaux inhibiteurs des ribose-5-phosphate isomérases de type A et B : étude cristallographique de complexes enzyme-inhibiteur chez Mycobacterium tuberculosis et implications mécanistiques

Synthesis and enzymatic evaluations of new ribose-5-phosphate isomerases' inhibitors (type A and B) : crystallographic study of enzyme-inhibitor complexes from Mycobacterium tuberculosis and mechanistic implications

• Auteur / Autrice : Emmanuel Burgos
• Direction : Jean-Pierre Mahy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie organique
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 11

Mots clés

Mots clés libres

Acide hydroxamique

Methylphosphonate

Mécanisme enzymatique

Synthèse organique

Résumé

Les ribose-5-phosphate isomerases (rpi a et b) sont des enzymes catalysant l'isomérisation réversible entre le ribose 5-phosphate et le ribulose 5-phosphate. Elles sont impliquées dans différentes voies métaboliques telles que la voie des pentoses phosphates ou le cycle de calvin. . . La réaction est supposée impliquer un intermédiaire de haute énergie (ihe) de type 1,2-cis-ènediol(ate). La synthése de nouveaux inhibiteurs compétitifs des rpi a été réalisée par des stratégies de protections / déprotections faisant intervenir le d-arabinose comme produit de départ. Les propriétés inhibitrices des produits synthétisés ont été évaluées sur la rpia d'épinard, la rpib de mycobacterium tuberculosis et la rpib de trypanosoma cruzi. L'acide 4-deoxy-4-phospho-d-érythronohydroxamique (4peh) apparâit comme un inhibiteur aussi puissant que le 4-deoxy-4-phospho-d-érythronate (4pea) chez les rpia et comme le plus puissant inhibiteur de rpib rapporté a ce jour. Le 4-deoxy-4-phosphonomethyl-d-érythronate (4pmea) est le premier analogue isostère stable du 4pea ayan un pouvoir d'inhibition important sur les rpia et b. L'ensemble des résultats obtenus confortent l'idée que le mécanisme enzymatique procède via un ihe de type 1,2-cis-ènediolate. Les structures 3d résolues a 2. 1 et 2. 2 a de la rpib de mycobacterium tuberculosis complexée respectivement au 4peh et 4pea sont decrites. Celles-ci permettent de tirer des conclusions sur les détails du mécanisme catalytique: le glu75 semble être la base catalytique impliquée dans le transfert de proton entre les atomes de carbone c1 et c2, de meme que la ser71 est disposée pour assurer le transfert de proton entre les atomes d'oxygène o1 et o2.

RIBOSE-5-PHOSPHATE ISOMERASES (RPI A AND B) ARE ENZYMES CATALYSING THE REVERSIBLE CONVERSION BETWEEN RIBOSE 5-PHOSPHATE AND RIBULOSE 5-PHOSPHATE. THEY ARE INVOLVED IN DIFFERENT METABOLIC PATHWAYS SUCH AS PENTOSE PHOSPHATE WAY OR CALVIN CYCLE. . . THE SUPPOSED REACTION MECHANISM IS THOUGHT TO INVOLVED A HIGH ENERGY INTERMEDIATE (HEl) OF 1 ,2-CIS-ENEDIOL(ATE) TYPE. THE SYNTHESIS OF NEW COMPETITIVE INHIBITORS OF RPI HAVE BEEN REALISED USING PROTECTION/DEPROTECTION STRATEGIES STARTING FROM D-ARABINOSE. THE EFFECTS OF THESE COMPOUNDS ON SPINACH RPIA, IN COMPARISON WITH MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS AND TRYPANOSOMA CRUZI RPIB, WERE CARRIED OUT. 4-DEOXY-4-PHOSPHO-D-ÉRYTHRONOHYDROXAMIC ACID (4PEH) APPEARS TO BE AS POTENT AS 4-DEOXY-4-PHOSPHO-D-ÉRYTHRONIC ACID (4PEA) ON RPIA AND AS THE MOST POTENT INHIBITOR EVER EVALUATED ON RPIB. 4-DEOXY-4-PHOSPHONOMETHYL-D-ÉRYTHRONIC ACID (4PMEA) IS THE FIRST HYDROLYTICALLY STABLE AND POTENT INHIBITOR EVER DESCRIBED FOR RPI. THE RESULTS OBTAINED STRONGLY SUPPORT THE IDEA THAT THE ENZYME MECHANISM INVQLVES AN ANIONIC HEI: 1,2-CIS-ENEDIOLATE. THE 3-D STRUCTURES RESOLVED AT 2. 1 AND 2. 2 A OF RPIB FROM MYCOBACTERIUM TUBERCULOSIS COMPLEXED RESPECTIVELY WITH 4PEH ET 4PEA ARE DESCRIBED. THESE PERMIT TO DRAW CONCLUSIONS ABOUT DETAILS OF THE CATALYTIC MECHANISM : GLU75 SEEMS TO BE THE CATALYTIC BASE INVOLVED IN PROTON TRANSFERT BETWEEN CARBON ATOMS C1 AND C2, AND SER71 IS WELL LOCATED TO ENSURE PROTON TRANSFERT BETWEEN OXYGEN ATOMES O1 AND O2.