Enzymologie moléculaire d'une sulfinyl réductase, la sulfirédoxine : Caractérisation du mécanisme catalytique

Enzymology of Sulfiredoxine, a sulfinyl reductase : characterization of the catalytic mechanism

• Auteur / Autrice : Xavier Roussel
• Direction : Guy Branlant, Sophie Rahuel-Clermont
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Enzymologie moléculaire et biologie structurale
• Date : Soutenance le 04/09/2009
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Ecole(s) doctorale(s) : BioSE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : AREMS
• Jury : Président / Présidente : Jean-Pierre Jacquot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Branlant, Sophie Rahuel-Clermont, Bernard Badet, Michel Toledano, Jean-Pierre Jacquot, Sarah Sanglier-Cianferani
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bernard Badet, Michel Toledano

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides sulfiniques

Thiorédoxine

Peroxyrédoxine

Mots clés libres

Sulfirédoxine

Thiosulfinate

Régulation redox

Résumé

Les peroxyrédoxines à deux cystéines typiques (2-Cys Prx) sont impliquées dans la résistance des cellules au stress oxydant associé à H2O2, en réduisant H2O2 en H2O. En parallèle, ces enzymes participent à la transduction du signal dépendant de H2O2 en tant que second messager, via leur état rédox. La suroxydation sous forme d’acide sulfinique des 2-Cys Prx typiques eucaryotes est une modification posttraductionnelle qui inactive l’activité peroxydase, permettant de réguler le passage du message cellulaire H2O2-dépendant. La réduction de cette espèce oxydée est essentielle pour la viabilité des cellules. Cette réaction est catalysée par les sulfirédoxines (Srx). Les études réalisées ont permis de caractériser le mécanisme catalytique de Srx de S. cerevisiae qui consiste en : 1) l’activation de la fonction acide sulfinique sous forme d’anhydride phosphoryl sulfinique, par transfert direct du phosphate ? de l’ATP ; 2) la réduction de la fonction acide sulfinique activée par attaque de la Cys catalytique de Srx, ce qui conduit à un intermédiaire covalent thiosulfinate Prx/Srx ; 3) le recyclage de Srx avec la libération de PrxSOH. Au niveau du recyclage de l’activité Srx, deux classes de Srx peuvent être définies, celle à deux Cys et celle à une Cys. La classe de Srx à deux Cys, composée jusqu’à présent de Srx de levures, possède une Cys de recyclage qui attaque le thiosulfinate au niveau de la Cys de Srx, libérant la PrxSOH et la Srx oxydée sous forme de pont disulfure intramoléculaire. Cette forme oxydée de Srx est ensuite reconnue et réduite par la thiorédoxine. La classe de Srx à une Cys dont font partie les Srx de mammifères, ne possédant pas de Cys de recyclage, passe par un mécanisme de recyclage impliquant un réducteur autre que la Trx, qui reduit directement la fonction thiosulfinate, et dont la nature reste à déterminer.

Typical two-cysteine peroxiredoxines are involved in cell resistance against H2O2-induced oxidative stress, by reducing H2O2 in H2O. Furthermore, these enzymes take part in H2O2 signalling, which is transmitted and regulated by their redox state. The eukaryotic typical 2-Cys Prxs are subject to post-translational modification under sulfinic acid oxidation state, which inactivates have lost their peroxidase activity and thus regulates allows the passage of H2O2-dependent cellular message. Reduction of the sulfinic acid oxidation state is essential for the cell viability. Sulfiredoxin (Srx) catalyzes this reduction. These research studies demonstrated that the catalytic mechanism of Srx occurs in three steps: first, the sulfinic acid is activated as a sulfinyl phosphoryl anhydride intermediate by a direct transfer of the ?-phosphate of ATP; second, the activated sulfinic acid intermediate is reduced via attack of the catalytic Cys of Srx, which leads to formation of a thiosulfinate intermediate and; third Srx, is recycled with concomitant release of the PrxSOH product of the reaction. Two classes of Srx could be defined depending on the mechanism of Srx recycling. The class comprising yeast Srxs have one recycling Cys. This Cys attacks the thiosulfinate intermediate, resulting in PrxSOH release and formation of an oxidized Srx intermediate. This oxidized species, with an intramolecular disulfide bond, is recognized and reduced by thioredoxin. In the class comprising Srx devoid of recycling Cys, which includes the mammalian Srxs, Srx is recycled by a reducer distinct from thioredoxin, which reduces directly the thiosulfinate function.