Molybdoenzymes
Exemples de molybdoenzymes appartenant à la famille de la DMSO réductase:
(Cliquer pour agrandir. Figure dessinée par Pascal Arnoux, LBBC, CEA, Cadarache.)
Les molybdoenzymes (MOEs) constituent une vaste famille d’oxydoréductases impliquées dans des processus très variés et qui jouent des rôles importants en santé humaine et dans le domaine environnemental. Présentes chez tous les êtres vivants, elles catalysent généralement un transfert de groupement oxo couplé à l’échange de deux protons et deux électrons grâce à un cofacteur de type molybdoptérine. Les MOEs de la sous-famille de la DMSO réductase sont présentes exclusivement chez les microorganismes où elles utilisent comme substrat de petits composés minéraux. Elles sont impliquées dans les cycles biochimiques majeurs (azote, soufre, carbone) et contribuent à la métabolisation de composés toxiques dont certains posent d’importants problèmes de pollution (arsénite, sélénate, tellurite…). Construites par l’assemblage de modules structuraux relativement conservés, ces MOEs, qui peuvent être solubles ou membranaires, présentent une grande variété de structures oligomériques et de contenus en groupements prosthétiques qui illustre la diversité des voies métaboliques auxquelles elles participent. Ces systèmes enzymatiques sont donc potentiellement très adaptables, mais les facteurs structuraux qui gouvernent leur réactivité, en terme de spécificité de substrat, d’efficacité catalytique et de directionnalité sont actuellement incompris. Nous cherchons à identifier les déterminants moléculaires qui pilotent le fonctionnement catalytique de ces MOEs complexes grâce à une stratégie intégrée combinant des approches de biologie moléculaire, de biophysique (spectroscopies avancées, électrochimie) et de modélisation. Ces approches sont mises en oeuvre sur un petit nombre de MoE modèles, bien maîtrisées sur le plan de la production. Notre but est de contrôler leur réactivité en agissant sur les facteurs que nous aurons identifiés. A terme, il s’agira d’orienter, grâce à une ingénierie moléculaire raisonnée, la réactivité d’enzymes de type nitrate réductase vers l’oxydation ou la réduction d’oxydes toxiques.
Nous étudions particulièrement la nitrate réductase périplasmique de Rhodobacter sphaeroides et la nitrate réductase membranaire de Escherichia coli, en collaboration avec les équipes de David Pignol, LBBC, CEA, Cadarache, et Axel Magalon, LCB, CNRS, Marseille.
Références générales
Russ Hille “Molybdenum and tungsten in biology” TIBS 27 360-367 (2002).
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