Composé sulfone 16 (sulfone/PaPBGS)

Des inhibiteurs slow binder dicarbonylés étudiés, le composé sulfone 16 offre la plus grande surprise par sa structure cristalline, en montrant un mode unique de liaison à l’enzyme (HFigure 139). L’inhibiteur est fixé de manière covalente via uniquement une base de Schiff dans le site P (Lys260). Comme dans le cas de la structure éther/PaPBGS, la seconde base de Schiff n’est pas formée et la liaison C-C n’est pas observée. La conformation de l’inhibiteur 16 dans le site P ainsi que les interactions avec les résidus environnants sont identiques à ce qui est déjà observé pour les structures 5F-LA/PaPBGS, 5-OH-LA/PaPBGS, ALA/ScPBGS et éther/PaPBGS (dans le site P). Dans le site A, contrairement à l’éther 12, l’inhibiteur 16 est totalement défini par une densité électronique. Le groupement carboxylate de ce site A, est fixé dans la position attendue mais avec une orientation inclinée de 90 degrés, soulignant à nouveau la flexibilité de reconnaissance de cette partie du site actif. Bien que la formation de la seconde base de Schiff dans le site A ne se soit pas produite, le groupement cétone sur le carbone 4 de l’inhibiteur 16 et le groupement amine de la Lys205 se trouvent à une distance permettant une liaison hydrogène. Cette conformation inattendue est probablement le résultat d’une prédisposition à la liaison d’un ion métallique dans le site actif. Effectivement, pour la première fois, un ion magnésium est stabilisé dans le site actif d’une enzyme indépendante du zinc. Cet ion magnésium est coordiné aux résidus Asp131, Asp139, Asp176 ainsi qu’à trois molécules d’eau. L’inhibiteur chélate le métal de manière indirecte à travers des interactions hydrophiles entre le groupement carboxylate et le groupement sulfonyle de 16 du site A avec les trois molécules d’eau. La nature de cet ion métallique est déterminée par la sphère de coordination octaédrique, par la densité électronique et par la distance métal-atome d’oxygène. La stabilisation au site actif d’un ion chlorure, proche de l’ion magnésium, complète un environnement de donneurs et d’accepteurs de liaisons hydrogène. La présence de cet ion chlorure au site actif ne connait pas de précédent dans les autres structures de la PBGS étudiées jusqu’à maintenant. Cet ion chlorure est connecté au réseau de liaisons

amino (site P) du substrat naturel ALA 5 par la fonction sulfonyle de l’inhibiteur 16. La liaison de l’ion chlorure peut être un moyen d’équilibrer la polarité et la charge du complexe.

Figure 139 : Composé sulfone 16 co-cristallisé avec la PBGS. L’inhibiteur, en vert olive, est lié uniquement à la Lys260 du site P via une base de Schiff. La liaison intramoléculaire n’est pas formée. Un ion magnésium (en violet) et un ion chlorure (en jaune) sont liés au site actif. Le résidu Asp131 montre deux conformations alternatives. Les résidus environnants sont colorés en gris et les molécules d’eau sont représentées par des sphères rouges

Dans le site P, le groupe carboxylate de 16 est reconnu à travers des liaisons hydrogène avec les résidus Tyr324 et Ser286 et la partie apolaire de l’inhibiteur (carbones 7 à 10) forment des interactions hydrophobes avec les résidus Phe86, Tyr202, Tyr211, Phe214 et Tyr283. Dans le site A, Le groupe carboxylate de 16 est incliné de 90 degrés par rapport a ce qui était attendu mais forme quand même les interactions hydrophiles avec les résidus Arg215, Lys229, Gln233 et deux des trois molécules d’eau chélatées à l’ion magnésium. Cette inclinaison est la conséquence de la présence du Mg2+. La fonction centrale sulfonyle a également la possibilité d’interagir comme accepteur de liaisons hydrogène grâce à ces deux atomes d’oxygène. Un des deux atomes d’oxygène est à une distance permettant une liaison hydrogène avec la lysine du site A (Lys205). Le second atome d’oxygène, quant à lui, semble former des liaisons hydrogène avec les résidus Asp127, Ser174 et une des trois molécules d’eau chélatées à l’ion magnésium.

Pour le moment, nous ne pouvons pas dire si la présences des deux ions Mg2+ et Cl- est la conséquence de la structure particulière de l’inhibiteur 16 ou si cette présence est caractéristique pour une étape du mécanisme que nous aurions pu trapper grâce à l’inhibiteur. Par contre, l’inhibition slow binder observée pour ce composé 16 semble maintenant pouvoir s’expliquer par la complexation du Mg2+ et du Cl- qui sont des réactions consécutives et probablement lentes engendrant une restructuration du site actif. Le fait qu’un terme de coopérativité a du être introduit pour calculer la constante d’inhibition est en accord avec cette hypothèse. S286 V285 Y211 Q233 K229 K205 K260 M177 D139 D131 Y202 D127 F86 F214 Y283 Y324 D176 S286 V285 Y211 Q233 K229 K205 K260 M177 D139 D131 Y202 D127 F86 F214 Y283 Y324 D176

La HFigure 140 montre la structure LA/ScPBGS [43] superposée à la structure sulfone/PaPBGS. L’acide lévulinique 17 est lié via une base de Schiff au site P de l’enzyme. Dans le site P, les deux ligands ont la même configuration. Les résidus environnants sont situés de manière similaire dans les deux structures. L’ion magnésium provenant de la structure sulfone/PaPBGS et l’ion zinc de ScPBGS sont situés au même endroit dans le site actif de l’enzyme. Ceci pourrait être une indication que notre structure sulfone/PaPBGS pourrait être reliée au mécanisme et ne pas être une structure aberrante due à notre inhibiteur.

Figure 140 : Superposition de la structure LA/ScPBGS [43], en cyan, avec la structure sulfone/PaPBGS. L’acide lévulinique 17 est lié via une base de Schiff dans le site P. L’ion zinc de ScPBGS est représenté par une sphère cyan et se trouve au même endroit que l’ion magnésium de la structure sulfone/PaPBGS (en violet)

Nous pouvons à nouveau remarquer à quel point ces deux structures provenant de deux enzymes classées dans les deux catégories différentes des PBGS, sont similaires. De plus, il a été prouvé pour la première fois, qu’un ion magnésium peut être stabilisé au site actif de la PBGS dans la même position que l’ion zinc dans les PBGS dépendantes du zinc. Cette observation est en faveur de l’hypothèse que les deux types d’enzyme ont malgré leurs différences un mode de fonctionnement similaire. Mais malheureusement le rôle de cet ion magnésium ne peut pour l’instant pas encore être déterminé avec confiance.

S286 V285 _Y211 Q233 K229 K205 K260 M177 D139 D131 Y202 D127 F86 F214 Y283 Y324 D176 S286 V285 _Y211 Q233 K229 K205 K260 M177 D139 D131 Y202 D127 F86 F214 Y283 Y324 D176

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