Caractérisation biochimique et structurale d'une lectine de graine de Platypodium elegans Vogel

Biochimical and Structural caracterization of a lectin from Platypodium elegans Vogel seeds

• Auteur / Autrice : Raquel Leite
• Direction : Anne Imberty, Benildo Sousa Cavada
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie structurale et nanobiologie
• Date : Soutenance le 06/12/2011
• Etablissement(s) : Grenoble
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches sur les macromolécules végétales (Grenoble ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Isabelle Andre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anne Imberty, Benildo Sousa Cavada, Annabelle Varrot, Alexandre Holanda sampaio
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Plinio Delatorre

Mots clés

Mots clés libres

Lectina de légumineuses

Dalbergiae

N-glicanes

Cristallographie

Microcalométrie

Platypodium elegans

Legume lectin

Dalbergiae

N-linked glycan

Crystallography

Microcalorimetry

Platypodium elegans

Résumé

De la reconnaissance protéine-glucides. Une activité lectine avec une spécificité mannose/glucose a été détectée dans les graines de Platypodium elegans, une légumineuse de la sous-tribu Dalbergiae. Le gène de la lectine PELa a été cloné. Son produit est une protéine de 261 acides aminés appartenant à la famille des lectines de légumineuses et présentant des similarités avec l'agglutinine de Pterocarpus angolensis (PAL). La lectine recombinante a été exprimée dans E. coli et renaturée à partir des corps d'inclusion. L'analyse de la spécificité par Glycan Array montre une préférence très rare pour des N-glycanes de type complexe avec des branches disymmétriques. Une branche courte composée d'un résidu de mannose est préférée sur le bras 1-6 des N-glycanes, tandis que l'extension par les résidus GlcNAc et Gal et favorable sur le bras 1-3. Les affinités ont été mesurées par microcalorimétrie de titration en utilisant des heptasaccharides liés à une asparagine et obtenus par une méthode semi-enzymatique. Une très forte affinité de 5 uM a été obtenue pour deux ligands symétriques et disymmétriques. Les structures cristallographiques de PELa complexé avec le trimannose branché et l'heptasaccharide-Asn symétrique de type complexe ont été résolues respectivement à 2,1 et 1,65 Å de résolution. La lectine adopte l'organisation dimérique canonique des lectines de légumineuses. Le trimannose ponte les sites de liaison de deux dimères voisins, résultant en la formation de chaînes infinies dans le cristal. L'heptasaccharide-Asn se lie par le mannose du bras 1-6 dans le site principal de liaison et de nombreux contacts supplémentaires sont établis avec les autres résidus glucidiques. Le GlcNAc du bras 1-3 interagit avec la surface de la protéine dans une conformation contrainte qui peut expliquer la plus grande affinité que l'on observe sur les puces pour les oligosaccharides avec des bras 1-3 courts qui ne contiennent pas ce monosaccharide.

Lectin activity with specificity for mannose and glucose has been detected in the seed of Platypodium elegans, a legume from the Dalbergiae tribe. The gene of the lectin PELa has been cloned and the resulting 261 amino acid protein belongs to the legume lectin family with similarity with Pterocarpus angolensis agglutinin (PAL) from the same tribe. The recombinant lectin has been expressed in E. coli and refolded from inclusion bodies. Analysis of specificity by Glycan Array evidenced a very unusual preference for complex type N-glycans with asymmetrical branches. A short branch consisting of one mannose residue is preferred on the 6- arm of the N-glycan, while extension by GlcNAc, Gal and NeuAc are favorable on the 3-arm. Affinities have been obtained by microcalorimetry using symmetrical and asymmetrical Asn- linked heptasaccharide prepared by semi-enzymatic method. Strong affinity of 5 µM was obtained for both ligands. Crystal structures of PELa complexed with branched trimannose and symmetrical complex type Asn-linked heptasaccharide have been solved at 2.1 and 1.65 Å resolution respectively. The lectin adopts the canonical dimeric organization of legume lectins. The trimannose bridges the binding sites of two neighbouring dimers, resulting in the formation of infinite chains in the crystal. The Asn-linked heptasaccharide binds with the 6-arm in the primary binding site and extensive additional contacts on both arms. The GlcNAc on the 3-arm is bound in a constrained conformation that may rationalize the higher affinity that is observed on chips for oligosaccharide with shorter 3-arm that do not present this monosaccharide.