Lettre N°70 - Direction des sciences du vivant - CEA

NOUVELLES FLAVOPROTÉINES PERMETTANT AUX CYANOBACTÉRIES DE SE DÉVELOPPER EN CONDITIONS DE
LUMIÈRE RAPIDEMENT FLUCTUANTES.
Lors de la photosynthèse oxygénique, les électrons en provenance de l'eau servent à réduire le CO2, ce qui conduit à la synthèse
des sucres dont nous dépendons. Cet article décrit une nouvelle fonction qui protège les cyanobactéries, lors de variation rapides
de lumière, d'un excès de pouvoir réducteur.
Cet article est le fruit d'une collaboration, dans le cadre d'un contrat DSV Bioénergies, entre une équipe de l'iBiTec-S et le
laboratoire finlandais du Pr EM Aro à Turku qui est renommé dans le domaine de la régulation de la photosynthèse. L'utilisation de
microorganismes
photosynthétiques (cyanobactéries) pour la production de
biofuels de 3ème génération est un domaine en plein
développement. Il est primordial de développer les outils
d'investigation du métabolisme énergétique de ces
microorganismes et d'en comprendre le fonctionnement
général afin de le manipuler à ces fins de biotechnologies.
Allahverdiyeva Y, Mustila H, Ermakova M, Bersanini L,
Richaud P, Ajlani G, Battchikova N, Cournac L, Aro EM.
(2013). Flavodiiron proteins Flv1 and Flv3 enable
cyanobacterial growth and photosynthesis under fluctuating
light. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 110, 4111-4116
ETUDE D'UN INHIBITEUR DE LA MMP-12 ASSOCIANT DES ÉTUDES DE CRISTALLOGRAPHIE ET DE
THERMODYNAMIQUE.
La compréhension de la sélectivité d'un inhibiteur (RXP470) de la "macrophage metalloelastase" (MMP-12) nécessite non
seulement de déterminer à la résolution atomique son mode de liaison dans le site actif de l'enzyme, mais aussi de connaître dans
le détail les contributions enthalpiques et entropiques responsables de son affinité pour la MMP-12.
Un inhibiteur (RXP470) extrêmement sélectif MMP-12 a été identifié en 2006 par criblage d'une librairie de peptides phosphiniques
dirigée contre la famille des MMPs. Afin de discerner les éléments essentiels pouvant expliquer les propriétés de cet inhibiteur,
des études de cristallographie et de thermodynamique ont été réalisées. La résolution du complexe RXP470/MMP-12 (1.15 Å) par
cristallographie révèle la présence de multiples liaisons hydrogènes et de nombreux contacts de Van der Waals entre l'inhibiteur et
le site actif de l'enzyme (Figure 1a), ainsi que la présence d'une molécule d'eau impliquée dans l'interaction. Au niveau de l'atome de
zinc dans le site actif de l'enzyme, celui-ci est chélaté de façon asymétrique par le groupe phosphoryle (PO2-), groupe négativement
chargé se trouvant à une distance de 2.7 Å d'un groupe carboxylate de l'enzyme (Glu219, Figure 1b). L'étude thermodynamique par
ITC indique que l'interaction de l'inhibiteur est dominée par une forte contribution entropique ( H= -2.5 kcal/mol et -T S= -10.6 kcal/
mol) et que la liaison de l'inhibiteur implique une prise d'un proton au niveau du résidu Glu219 de l'enzyme (Figure 1c).
Légende: a) détail des interactions entre l'inhibiteur RXP470
(jaune) et les résidus du site actif de la MMP-12 (zinc,
sphère violette) ; b) interactions entre le groupe
phosphoryle (P02-) et l'atome de zinc ; c) une prise de
proton a lieu lors de la formation du complexe au niveau du
résidu Glu219 pour neutraliser sa charge.
Malgré la présence de multiples interactions entre l'enzyme et
l'inhibiteur, la formation du complexe n'entraîne qu'une faible
variation d'enthalpie, cet effet pourrait correspondre à la prise
de proton, dont le coût énergétique reste à déterminer dans
les prochaines études.
Czarny B, Stura EA, Devel L, Vera L, Cassar-
Lajeunesse E, Beau F, Calderone V, Fragai M, Luchinat C,
Dive V. (2013). Molecular Determinants of a Selective Matrix
Metalloprotease-12 Inhibitor: Insights from Crystallography
and Thermodynamic Studies. J. Med. Chem., 56, 1149-1159.