Conformation de 1'antamanlde et de son complexe avec l'ion Na

1.3.2. Conformation de 1'antamanlde et de son complexe avec l'ion Na

L'antamanide a été isolée en 1968 par Wieland (37) , d'extraits de champignon "amanite phalloïde". Elle inhibe 1'action toxique de ce champignon vénéneux. Cette molécule est un décapeptide cyclique où tous les acides ami­ nés ont la configuration L (figure l.lO). Les mêmes techniques expérimenta­ les que celles utilisées dans le cas de la valinomycine ont été mises à pro- / fit pour déterminer la conformation de l'antamanide complexée et non comple­ xée en solution.

FtguAe l.W, Compo^^ùtCon dz

Sur base de données I.R., N.M.R. et O.R,D., Ovchinnikov et ses collabora­ teurs (38,39) postulent qu'il y a dans le cas de l'antamanide libre un équi­ libre de plusieurs états conformationnels dépendant de la nature du solvant utilisé. Dans les solvants non polaires (CHCl^, CD^CN), la forme A (figure

1.11) prédomine, dans laquelle tous les groupements NH participent à des liens hydrogène intramoléculaires. Dès lors, la présence de deux liens H de type 1-3 et de quatre liens H de type 1-4, celle d'un pseudo axe de symétrie d'ordre deux, ainsi que les résultats d'une analyse théorique, conduisent Ovchinnikov et al. à établir la structure conformationnelle de l'antamanide non complexée en solution (figure 1.12). En ce qui concerne l'orientation

VZguAo. ?.n. Con{^onmcutioYi dt Vantamovildz en solution

--- : poYit H de tijpe 1-4 --- ; pont H de tofpz 1-3

Le6 qwûitAz ponti, hydAogznz dsL.tqpz 1-4 6ont ^ofmé-6 peut tz6

MH dz6 AZ6tdiu aIayUn&4, phénglctZanlm^^g^jo; tz deux

powtk H de typz 1-3 iz njippofvtznt aux gaoupzô MH dz6

Az-ôt-du6 vaitnzj et phzncjlalantnz^.

des groupes carbonyles, les interactions dipôles dipôles laissent suppo­ ser que ces derniers n'occupent pas de directions privilégiées. Cette orientation détermine la formation du complexe antibiotique - Na^ que nous envisagerons dans la suite.

D'autre part, on a constaté dans le cas de la valinomycxne que le nom­ bre de liens H diminue avec l'augmentation de la polarité du solvant et de ses interactions avec la molécule. De la même manière, dans le cas de 1'antamanide, lorsque l'on passe graduellement du milieu non polaire au milieu polaire, une succession de différentes formes nouvelles apparaît, dans lequelles les liaisons hydrogène sont de moins en moins nombreuses, jusqu'à l'obtention d'une conformation dépourvue de tels liens.

Plus récemment, Patel (40) a étudié la conformation de 1'antamanide li­ bre en milieu aqueux (mélange dioxane-eau). Jusqu'alors, toutes les études

FlguJin 1.1 Z. Con^^guAcutCon 6pcutLaZt dt Vomtamanldz JUhH.(i dam d&6

éotvonti non polaÂAej, (vue £e long du p^ejudo axt do,

-iymétAÂ^e, d'ofid/iz 2).

avaient été menées en solution organique. -Les-spectres R.M.N., obtenus par cet auteur, indiquent que l'antamanide ne contient que deux ponts H de type 1-4. Les résidus participant à ces liens n'ont toutefois pu être identifiés.

La faible dépendance vis-à-vis du solvant des courbes ORD fait res­ sortir que contrairement à l'antamanide libre, le complexe antamanide-Na"*^ est rigide et par conséquent très stable (40). Ovchinnikov et son équipe, se basant sur des données de spectres RjM.N,, suggèrent l'existence, dans des solvants non polaires, de quatre liens H intramoléculaires dont les deux du type 1-3 font participer les résidus valine, et phénylalanine

+ ^ ®

(figure 1.13). Dans ce modèle, l'ion Na est entouré de six carbonyles, mais interagit plus fortement avec ceux des résidus Val^ et Phe^ qu'avec les quatre autres (figure 1.14).

P'CC'

Pt/O

i—T

TLquaz 1.13. Con^oàmatlon du Z'antamayu.de ■comp£.^xé.& en àoZatton

---ZZen H de type 1-4 ---ZÂ.en H de type 1-3

Ftgu/Le 1.14. StfiuctuAe ^patlaZe du eompZext anta/nanlde-Na dans Zes

^oZvantA non poZatAei,.

Patel (40), au moyen de la même technique^ arrive à-des conclusions différentes. Il propose une conformation, ne contenant que deux ponts H de type 1-4, formés par les NH des résidus Val^^. et (figure 1.13). La rigidité particulière du complexe, observée dans différents solvants, peut s'expliquer par la position très groupée des carbonyles autour de

l'ion Na : les dix carbonyles sont très proches du Na , situe dans une ca­ vité centrale, mais seuls les carbonyles des résidus Pro

2

, Pro^, Pro^ et Pro interagissent avec lui par liaisons coordinatives. Contrairement à

8

ce qui avait été démontré dans le cas de la valinomycine, Patel a montré que la réaction de complexion [antamanide + Na^,^=ir antamanide-Na^] est accompagnée d'une très faible modification de conformation.

La grande flexibilité associée au cycle de 1'antamanide rend plus dé­ licate une analyse au niveau des liens hydrogène intramoléculaires formés et explique sans doute une certaine indétermination quant aux conformations des formes libres et complexées. Les renseignements obtenus semblent être plus contradictoires que ceux obtenus dans le cas de la valinomycine à struc­ ture plus rigide.

1..3'..3. Valinomycine et antamanide à l'interface air-eau et au sein de

modèles de membrane

Tout comme la gramicidine A et la gramicidine S, la valinomycine est insoluble en pha»e aqueuse. Elle a donc été fort étudiée en solution organique. Quelques travaux s'attachent cependant à la description de son comportement "interfacial", en absence ou en présence de matériel lipidique.

Kemp et Wenner (41) ont étudié, par mesures de pression superficielle et de potentiel de surface, 1'interaction valinomycine-K^ au niveau de

cou-i +

ches monomoléculaires de valinomycine étalées sur un support salin (K ) de «

concentration donnée. L'isotherme de pression superficielle montre une in­ teraction antibiotique-ion qui devient plus importante avec l'augmentation de]a concentration en potassium.dans-le support. Les aires expérimentales obtenues dans un réseau de molécules jointives sont rassemtilées dans le tableau 1.4 et comparées à celles calculées.au départ du modèle spatial de la valinomycine.

'>2 Aire par molécule en A

K Val-K

Pression de collapse à interface 185 - 190 160 air-eau

Modèle spatial 170 - 175 150

En présence d'ions K dans le support, la valeur de l'aire occupée par

®

2

®

2

molécule dans le film jointif est de 160 A contre 185 à 190 A en absence de K^. D'autre part, cet effet est spécifique de l'ion potassium, aucun change­ ment n'est observé en présence de sod.um. La différence dans la valeur de l'aire peut être interprétée comme résultant d'un changement conformationnel lors de la réaction de complexion :

valinomycine + ^ valinomycine.K^

Les mesures de potentiel de surface permettent de confirmer ces hypothèses. Une étude par rayons X a d'ailleurs permis de montrer que la valinomycine non

comple-O

xée occupait à l'interface une aire par molécule de 20 à 25 A plus grande que la valinomycine complexée. L'ensemble de ces résultats permet donc de montrer la formation à l'interface d'un complexe valinomycine.K^ d'une assez grande spécifi­ cité .

Plusieurs travaux ont été consacrés, ces dernières années, à l'étude des mo­ difications de perméabilité de la membrane cellulaire sous l'effet de divers iono- phores du type de la valinomycine. Ces études ont été menées à bien tant au niveau de modèles membranaires qu'au niveau de membranes biologiques (42-45). L'hypothè­ se avancée dans le cas de la valinomycine est que la réaction de complexion avec l'ion s'effectue à la surface de la membrane. Le passage à travers le corps hydrocarboné de cette dernière est ensuite rendu possible grâce à la modification conformationnelle intervenue : les groupements non polaires, situés à la périphé­ rie de la molécule, protègent l'ion de tout contact avec ce milieu.

Le mécanisme de transfert ionique proprement dit a été beaucoup étudié au niveau de membranes-modèles. Ces dernières sont constituées de deux couches

mono-O moléculaires de phospholipides, accolées, formant un double feuillet de 40 à 50 A d'épaisseur, séparant deux phases aqueuses (figure 1.15).

QQQQQOÇÇÇÇÇ

\

^ C-LouincA

ÔÔOÔOÔOÔôSo—>

FXguAe 1.15. Schéma, dz ta mzmbfLonz btotogtquz [modétz dz VantzltÂ, Vav4>on]

Les diagrammes courant-tension ont été utilisés pour calculer la valeur de la conductivité de ces modèles en présence et en absence d'antibiotiques (46, 47).

Pour autant que des ions K soient présents dans le support aqueux, la présence de l'antibiotique entraîne une augmentation de conductance mettant en évidence une augmentation de la perméabilité ionique. Gotlib (48) a montré que la valeur de la conductance de bicouches lipidiques augmentait de 10 à 15%, pour une con­ centration en valinomycine de 10 ^ g/ml. D'autre part, pour une concentration donnée en valinomycine, l'augmentation de conductance est fonction directe de la concentration en KCldu support (47).

Une autre hypothèse, rendant compte du transport ionique, a été proposée en 1969 par Wipf et ses collaborateurs (49). Selon ces auteurs, il y aurait un échange de ligands pendant le parcours dans la phase hydrocarbonée, par une sorte

"d'effet relais": l'ion passerait d'un ligand à l'autre. Une certaine quantité d'antibiotique serait figée dans la membrane elle-même (figure 1.16),

solution membrane solution

Q: antibiotique non complexé • ; ion

(£)-,

antibiotique complexé

FXguÆe /,/é, Tn.oÂj>.moddÀ du tfiamizAt .ioyiique. poA lu antlblotlqau au

tAavuu, de. la mmb^ane..

Dernièrement, Ovchinnikov et son équipe (50) ont montré que la valinomycine peut former avec l'ion un complexe 2-1, moins stable que le complexe 1-1, tou­ jours envisagé. L'ion serait pris en "sandwich" entre deux molécules d'anti­ biotique (figure 1.17),

V-LQvJiz 1.1?. a) SfiacXu/LQ, po66Zbie, du complexe (voLcnomcfCA-n^j

b) StAactu/LZ du compleLXd vaLinomi/cUm.K^

La plupart des expériences décrites ci-dessus ont cependant été menées au moyen de modèles membranaires constitués de lipides neutres. Or, parmi les facteurs à prendre en considération dans le transport ionique, la densité de charge membranaire ainsi que la concentration en espèces chargées au voisinage de l'interface membrane-eau revêtent une grande importance (51-54). Divers au­ teurs se sont attachés à l'étude du comportement de la valinomycine ou d'autres antibiotiques du même type au sein de membranes phospholipidiques constituées de lipides chargés. Il a été démontré que la conductance de ces systèmes aug­ mentait avec la densité de charge négative du double feuillet lipidique (51). Ces résultats ont quelquefois été mis en corrélation avec la théorie de Gouy- Chapman, régissant la distribution des espèces ioniques dans la phase aqueuse adjacente à la double couche lipidique. Peu de travaux abordent cependant ce problème de manière systématique. Notre travail, précisément, se propos^ avant d'aborder le modèle de la double couche lipidique, d'établir >le rôle joué par la densité de charge sur la réaction de complexion au moyen du modèle de la couche monomoléculaire étalée à l'interface air-eau.

Dans le document Disponible à / Available at permalink : (Page 32-40)