Etude fonctionnelle des glutathion peroxydases de peuplier, une famille de peroxydases thiorédoxine-dépendantes - Université de Lorraine Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2006

Functional and structural study of poplar glutathione peroxidases, a thioredoxin-dependent peroxidases family

Etude fonctionnelle des glutathion peroxydases de peuplier, une famille de peroxydases thiorédoxine-dépendantes

Nicolas Navrot

Résumé

In plant cells, reactive oxygen species (ROS) concentration is controlled by different systems. Thioredoxins (Trx) and glutaredoxins (Grx) play a crucial role in providing reducing power to peroxiredoxins (Prx), also called thiol-dependent peroxidases, which scavenge oxygen- or nitrogen-derived reactive compounds. The work presented in this manuscript describes mainly the glutathione peroxidases (Gpx) family in a model species, the poplar tree. Although Gpx are thiol-dependent peroxidases, their primary sequence differs from the Prx sequences characterized to date. The gene expression of this family was assessed in different plant organs and it was compared to those of other Prx. The abundance of different Gpx is also modified under stress conditions, notably in the presence of heavy-metals like cadmium. Localization of two isoforms in the chloroplast (Gpx1, Gpx3) and in mitochondria (Gpx3) was demonstrated using GFP fusion proteins. Enzymatic studies performed on wild-type and cysteine-mutated Gpx3 recombinant proteins showed: (i) a catalytic mechanism different from the mammalian Gpx, involving two of the three conserved cysteines, which form (ii) an intramolecular disulfide bridge (redox potential: -290 mV) that will then specifically be reduced by certain Trx in vitro. Studies also showed that these enzymes are active as non-covalent homodimers in solution.
Dans les cellules végétales, la concentration en espèces oxygénées réactives (ROS), est contrôlée par différents systèmes. Les thiorédoxines (Trx) et les glutarédoxines (Grx) jouent un rôle crucial en fournissant leur pouvoir réducteur aux péroxyrédoxines (Prx), ou peroxydases thiol-dépendantes, qui assurent l'élimination des différents composés oxygénés (ou nitrés) dans les cellules. Le travail présenté dans ce manuscrit décrit essentiellement la famille multigénique des glutathion peroxydases (Gpx) chez une espèce modèle, le peuplier. Bien qu appartenant aux peroxydases thiol-dépendantes, la structure primaire des Gpx est différente de celle des Prx déjà caractérisées. L'expression de cette famille de gènes a été évaluée et comparée aux autres Prx dans les organes de peuplier. L' abondance de certaines Gpx est modifiée au cours de certains stress, notamment en présence de métaux comme le cadmium. La localisation de deux isoformes de Gpx dans le chloroplaste (Gpx1, Gpx3) ou la mitochondrie (Gpx3) a été expérimentalement démontrée par des fusions GFP. Les études enzymatiques réalisées sur la Gpx3 recombinante et sur des mutants cystéiniques de cette protéine a permis de mettre en évidence : (i) un mécanisme catalytique différent de celui des Gpx de mammifères, faisant intervenir seulement deux des trois cystéines conservées, qui forment (ii) un pont disulfure intramoléculaire de potentiel rédox 295 mV, réduit spécifiquement par certaines Trx in vitro. Ces enzymes sont en outre actives en solution sous la forme d homodimères non-covalents.
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Citer

Nicolas Navrot. Etude fonctionnelle des glutathion peroxydases de peuplier, une famille de peroxydases thiorédoxine-dépendantes. Sylviculture, foresterie. Université Henri Poincaré - Nancy 1, 2006. Français. ⟨NNT : 2006NAN10132⟩. ⟨tel-01754307⟩
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