Chapitre 2 : Etude de la réactivité de DFR
VI) Conclusion
Les enzymes possèdent un rôle très important dans le vivant, de par leur propriétés réactives permettant la transformation de composés. Dans le cas particulier de la biosynthèse des flavonoïdes, la réaction catalysée par l'enzyme DFR constitue
biosynthèse, puisqu'il s'agit de la dernière étape commune menant à la production des anthocyanes et des proanthocyanidines, deux familles d'intérêts biologiques. Dans le cadre de notre métabolon, cette protéine a été choisie comme pivot d
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échantillonnés dans les simulations DM-QM/MM avec le DHK sur le profil .
De manière remarquable, nous voyons que les points échantillonnés caractérisent des états énergétiquement moins élevés que dans le cas du DHQ. Nous observons ainsi une diminution du nombre de points pouvant être caractérisés en tant que NAC, et un gain d'énergie sur la barrière moins important. La raison pour laquelle cet échantillonnage est moins important réside dans l'absence d'une deuxième interaction avec le résidu reconnaissance R133. En effet, cette interaction fixe de manière plus importante le cycle B dans le cas du DHQ que dans celui du DHK. Si le cycle est moins bien figé, il est de ce fait Figure 48) dans le site actif de l'enzyme, ce qui implique que le positionnement est moins favorable envers la réaction chimique, rendant
réactifs. Ces observations peuvent constituer, en plus de la bilisation des produits de la réaction défavorable dans le cas du DHK, un autre effet qui pourrait expliquer la différence des taux de conversion entre DHQ et DHK reportée dans l'article de Petit et al. [68].
enzymes possèdent un rôle très important dans le vivant, de par leur propriétés réactives permettant la transformation de composés. Dans le cas particulier de la biosynthèse
es flavonoïdes, la réaction catalysée par l'enzyme DFR constitue une éta
biosynthèse, puisqu'il s'agit de la dernière étape commune menant à la production des anthocyanes et des proanthocyanidines, deux familles d'intérêts biologiques. Dans le cadre de notre métabolon, cette protéine a été choisie comme pivot de notre étude, nous avons donc
avec le DHK, et projetés
De manière remarquable, nous voyons que les points échantillonnés caractérisent des états énergétiquement moins élevés que dans le cas du DHQ. Nous observons ainsi une diminution du nombre de points pouvant être caractérisés en tant que NAC, et un gain d'énergie sur la barrière moins important. La raison pour laquelle cet échantillonnage est moins important réside dans l'absence d'une deuxième interaction avec le résidu de reconnaissance R133. En effet, cette interaction fixe de manière plus importante le cycle B dans le cas du DHQ que dans celui du DHK. Si le cycle est moins bien figé, il est de ce fait ) dans le site actif de l'enzyme, ce qui implique que le rendant plus difficile réactifs. Ces observations peuvent constituer, en plus de la bilisation des produits de la réaction défavorable dans le cas du DHK, un autre effet qui pourrait expliquer la différence des taux de conversion entre DHQ et DHK
enzymes possèdent un rôle très important dans le vivant, de par leur propriétés réactives permettant la transformation de composés. Dans le cas particulier de la biosynthèse une étape majeure de la biosynthèse, puisqu'il s'agit de la dernière étape commune menant à la production des anthocyanes et des proanthocyanidines, deux familles d'intérêts biologiques. Dans le cadre de e notre étude, nous avons donc
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123 décidé d'en étudier la réactivité, par l'application de méthodes hybrides de type QM/MM MD couplées au protocole d'Umbrella Sampling. Cette combinaison de méthodes constitue l'état de l'art pour l'étude des mécanismes enzymatiques. Ici, deux contraintes ont été nécessaires pour représenter la coordonnée de réaction, une représentant le transfert d'un hydrure et une autre modélisant le transfert du proton provenant de la tyrosine.
La réactivité de l'enzyme a été étudiée pour deux substrats : la dihydroquercétine et le dihydrokaempferol, pour lesquels des données expérimentales existent (le taux de conversion de DHQ est plus important que celui de DHK). Les surfaces d'énergie potentielle obtenues pour les deux substrats montrent que la barrière d'énergie est identique dans les deux cas de figure. Seule la différence de stabilisation énergétique des produits de la réaction est notable, avec une enthalpie libre de Gibbs négative pour la conversion du DHQ, et nulle dans le cas du DHK. Nous observons également la présence d'un état intermédiaire dans les deux cas, qui correspond à une étape de rapprochement du cofacteur et du substrat. Cette portion d'énergie n'enclenche aucun phénomène réactif. Nous avons identifié cet état comme étant un NAC (Near Attack Conformer), c'est à dire un état pré-réactif qui s'approche de l'état de transition de la réaction et permet la diminution de la barrière d'activation de la réaction. De plus, les simulations de dynamique moléculaire QM/MM nous permettent échantillonner des points assimilés à des complexes pré-réactifs. Cela implique que l'enzyme peut atteindre ces états de manière naturelle, diminuant la barrière d'activation pour la réaction enzymatique. Nous observons ainsi que la probabilité d'échantillonner ces états de type NAC est 2 fois plus faible dans le cas du DHK que dans celui du DHQ.
Ainsi, la différence de conversion entre le DHQ et le DHK est due à l'effet conjugué du nombre d'états pré-réactif échantillonnés, ainsi qu'à une stabilisation moins bonne des produits de la réaction. L'absence d'une liaison hydrogène importante avec le résidu N133 est à l'origine de la déstabilisation importante du produit. Quand à l'échantillonnage des structures de type NAC moins probable pour le DHK, il est associé à une plus grande mobilité de ce dernier, de par l'absence d'une interaction supplémentaire (celle du résidu N133), qui rendrait le composé plus mobile.
Dans le cadre de l'étude de complexes multienzymatiques, la compréhension des mécanismes enzymatiques est nécessaire pour comprendre toutes les propriétés intrinsèques au métabolon. Afin de parfaire cette étude, la prochaine étape serait d'étudier le mécanisme enzymatique de DFR lorsque celle-ci est en interaction avec une ou plusieurs protéines
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partenaires. L'idée est de mesurer un possible effet allostérique des interactions protéine- protéine sur la réaction (par exemple, un changement structural du site actif, modifiant la barrière d'activation).