Mécanisme, catalyse et spécificité structurale des Méthionine Sulfoxyde Réductases de classe A et caractérisation de disulfure oxydoréductases de Neisseria meningitidis

Mechanism, catalysis and substrate specificity of Methionine sulfoxide reductases of class A and characterisation of disulfure oxidoreductases from Neisseria meningitidis

• Auteur / Autrice : Adeline Gand
• Direction : Sandrine Boschi-Muller
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Enzymologie Moléculaire
• Date : Soutenance le 23/06/2008
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : BioSE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Maturation des ARN et Enzymologie Moléculaire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : G. Bonnard, M. Ruiz-Lopez, G. Branlant, Sandrine Boschi-Muller
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : B. Friguet, V. Nivière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méningocoque

Oxydoréductases

Méthionine sulfoxyde réductases

Mots clés libres

Méthionine Sulfoxyde Réductase A

spécificité structurale

disulfure oxydoréductase

DsbE

catalyse

Neisseria meningitidis

Résumé

La protéine périplasmique PilB est décrite jouer un rôle in vivo dans la résistance des bactéries pathogènes du genre Neisseria au peroxyde d’hydrogène généré par les macrophages de l’hôte. PilB est composée de trois domaines : un domaine N-terminal (N-ter) à activité disulfure oxydoréductase, un domaine central à activité méthionine sulfoxyde réductase (Msr) de classe A, et un domaine C-terminal à activité Msr de classe B. Les MsrA et MsrB catalysent la réduction des méthionine sulfoxydes (MetSO) incluses dans des protéines, en méthionines (Met). Les deux classes A et B de Msr sont structuralement distinctes et réduisent respectivement l’isomère S et R de la fonction sulfoxyde du substrat. Elles présentent un mécanisme catalytique similaire à trois étapes impliquant la formation d’un intermédiaire acide sulfénique, suivie de celle d’un pont disulfure intramoléculaire, qui est ensuite réduit par la thiorédoxine (Trx) dans le cas des Msr cytoplasmiques et par le domaine N-ter dans le cas des domaines Msr de PilB. Le domaine N-ter présente un repliement de type DsbE. Les DsbE sont des disulfure oxydoréductases périplasmiques impliquées dans la maturation des cytochromes c. Les études réalisées au cours de ma thèse ont permis de caractériser les résidus du site actif de la MsrA de N. meningitidis impliqués dans la reconnaissance du substrat sulfoxyde et la catalyse de l’étape réductase. L’étude des disulfure oxydoréductases périplasmiques de N. meningitidis a également été entreprise afin de caractériser in vitro la DsbE de N. meningitidis et de pouvoir identifier les facteurs structuraux et moléculaires impliqués dans la reconnaissance de leurs cibles et/ou partenaires.

The periplasmic protein PilB is described to be involved in vivo in the resistance of pathogens from Neisseria genus to hydrogen peroxide generated by the host macrophages. PilB is composed of three domains : the N-ter domain (N-ter) that display a disulfure oxidoreductase activity, the central and the C-terminal that display methionine sulfoxide reductase A and B activities. MsrA and MsrB catalyse the reduction of protein bound methionine sulfoxide (MetSO) back to methionine (Met). These two classes of Msr A and B are structurally unrelated and are specific for the reduction of the S and R isomer of the sulfoxide function respectively. They share a similar catalytic mechanism consisting of three steps that involve the formation of a sulfenic acid intermediate followed by the formation of an intramolecular disulfide bond that is then reduced by thioredoxin for cytoplasmic Msrs and by the N-ter domain for the Msrs domain of the PilB protein. The N-ter domain display a DsbE fold. These proteins are periplasmic disulfure oxidoreductases involved in the cytochrome c maturation pathway. The results obtained during my PhD have lead to the characterisation of residues of the actove site of Neisseria meningitidis involved in the recognition of the sulfoxide substrate and in the catalysis of the reductase step. The study of periplasmic disulfure oxidoreductases from N. meningitidis was undertaken in order to characterise in vitro the DsbE from N. meningitidis. The structural and molecular factors involved in the recognition of their targets and/or partners could then be determined.