Mécanismes de réduction des ponts S-S dans les protéines étudiés par spectroscopie Raman et modélisation moléculaire

Reduction of the S-S bridges in proteins studied by Raman spectroscopy and molecular modelling

• Auteur / Autrice : Catalina David
• Direction : Mironel Enescu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Besançon
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Franche-Comté. UFR des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Molécules -- Modèles

Analyse spectrale Raman

Résumé

Les ponts disulfure ont un rôle essentiel dans la stabilité des structures natives des protéines. L'étude du mécanisme de leur réduction en milieu biologique est très important pour la compréhension de leurs fonctions. Le but de notre travail a été d'analyser le rôle que la structure protéique joue dans la réactivité des ponts disulfure. Nous avons étudié le mécanisme de réduction des ponts disulfure dans les protéines par différents agents réducteurs en utilisant deux approches originales: la spectroscopie Raman et le calcul moléculaire. La spectroscopie Raman nous a permis de détecter directement l'avancement de la réaction de réduction des ponts. Les changements conformationnels qui accompagnent la coupure des ponts disulfure des protéines ont été analysés en détectant la bande Raman amide 1. Les cinétiques de la réaction de réduction des ponts disulfure par le DTT et la TCEP ont été mesurées pour les albumines sériques et la lysozyme. Les hétérogénéités de ces cinétiques ont été analysées afin de mettre en évidence des différences de réactivité entre les ponts disulfure participants à la réaction. Ces résultats expérimentaux ont été affinés en utilisant le calcul moléculaire. Une étude détaillée a été effectuée dans le cas des quatre ponts disulfure de la lysozyme. Les enthalpies et les trajectoires de réaction ont été déterminées par la méthode QM-FE. Les résultats ainsi obtenus ont été discutés en relation avec les données expérimentales et les différents modèles de réaction.

The disulfide bridges have a crucial role in the stability of native protein structures. The study of the mechanism of the reduction in biological environment is very important in order to understand their functions. The aim of our study was t analyze the role that protein structure plays in the reactivity of the disulfide bridges. We studied the mechanism of the disulfide bridges reduction in proteins by various reducing agents using two novel approaches: Raman spectroscopy an molecular modelling. Raman spectroscopy allowed us to directly detect the progress of the reduction reaction. The conformational changes following the cleavage of the protein disulfide bridges were analyzed by detecting the Ram band amide I. The kinetics of the reduction of the disulfide bridges by DTT and TCEP were measured for the se albumins and for the lysozyme. The heterogeneity of these kinetics were analyzed to highlight the different reactivities the disulfide bridges participating in the reaction. These experimental results were been refined using the molecul modelling. A detailed study has been done in the case of the four disulfide bridges of lysozyme. The reaction enthalpi and reaction paths were determined by using the QM -FE method. The results were discussed in relation with experimental data and with different reaction models.