III. Les systèmes réducteurs impliquant des protéines à repliement III.2 Sources de pouvoirs réducteurs A lafindelaréactionderéductionréaliséeparlesTrxs,celles!cisetrouventdansunétat oxydé avec les deuxCys de leur site actif sousforme de cystine (voir figure 7). Pour pouvoir à nouveauréduire uneprotéine cible, lesTrxs doiventêtre recyclées via undonneur d’électrons. Suivantlecompartimentcellulaire,lepourvoyeurd’électronsdesTrxsserade différentenature. Deux systèmesréducteurs principauxdes Trxscoexistentauseindescellulesvégétales,lesystè! me NADPH/NADPH!thiorédoxine réductase (NTR)/Trx (Figure 11A) et le système ferrédoxine (Fdx)/ferrédoxine!thiorédoxineréductase(FTR)/Trx(Figure11B)(Laurentetal.1964;Schürmann &Jacquot2000;Gelhayeetal.2005). Figure 11. Les 2 principaux systèmes de régénération des thiorédoxines végétales. A. Le système NADPH thiorédoxine réduc-tase (NTR). B. Le système ferrédoxine/ ferrédoxine-thiorédoxine réductase (Fdx/ FTR). LeNADPHvaservirdedonneurd’électronspourlaNTR.Cetteenzymeappartientàlafamilledes pyridine!disulfure oxydoréductases au même titre que la lipoamide déshydrogénase, la gluta! thion réductase ou la mercurique réductase. La NTR est une protéine ubiquitaire présente des procaryotes aux eucaryotes supérieurs et possédant la particularité de pouvoir transférer les électronsprovenantduNADPHauxTrxsvialeurcofacteurflavineetunmotifdisulfure(Figure12) (Lennon etal.2000; Williams etal.2000; Serrato etal. 2002). Ilexiste deuxtypesde protéines NTRs qui sedifférencient par plusieursfacteurs, uneprotéine ditede hautpoids moléculaire(2 sous!unitésidentiques d’environ55 kDa) quel’onretrouvechezles systèmesanimaux etles al! guesetuneprotéineditedefaiblepoidsmoléculaire(2sous!unitésidentiquesd’environ35kDa) quel’onretrouvechez lesplantes, leschampignons etles procaryotes(Arscottetal.1997).Ces deuxtypesdeNTRsontactivessousformehomo!dimériques,cependantellespeuvent sedistin! guer, en plus de leur différence de taille, par lanature des interfaces entre chacune des deux Figure 12. Structure tridimensionnelle et trajet des électrons au sein de l’isoforme B de la NTR) d’A. thaliana (PDB 1VDC). La NTR est constituée de deux modules protéiques : le premier est responsable de la fixation du NADPH et le second de la fixation du cofacteur FAD (représenté en bâtonnets bleu). Lors de la fixation du NADPH sur la portion d’hélice- représentée en violet, un pivotement des deux modules s’opère permettant la réduction du FAD par le NADPH, aboutissant à la formation de NADP+ et de FADH2. Par la suite le FADH2 va transférer ses électrons au motif dicystéine (représenté en bâton-nets cyan) qui sera responsable de la réduction de la Trx oxydée. sous!unitésainsiqueparlaprésenced’unesélénocystéinedanslesNTRdehautpoidsmoléculai! re(Arscott etal.1997;Williamsetal.2000). Chezlesorganismesphotosynthétiques,telsqueA. thaliana,quipossèdentuneNTRdefaiblepoids moléculaire,deuxisoformessontgénéralement présentes, AtNTRAet AtNTRB. Cesisoformes réalisent laréduction des Trxs au niveau ducyto! plasmeet dela mitochondrie(Reichheld etal.2007). Toutefois, plusieursétudes, génétiqueset biochimiques, ont mis en évidencel’existence d’une voie alternative de réduction de certaines Trxh par l’intermédiairedu glutathionet/oudesglutarédoxines (Gelhayeetal.2003; Reichheld etal.2007). Lesecondsystèmederéductiondes Trxstrouvesasourcedepouvoir réducteurauniveau delachaînedetransportd’électronschloroplastique,etplusparticulièrementauniveaudupho! tosystèmeI(PSI)(Figure13)(Buchananetal.2002;Schürmann&Buchanan2008). Lesélectrons duPSIvonttransiterviadeuxintermédiairespourfinalementêtreacceptésparlaTrx.Lepremier decesintermédiairesestlaFdx,petiteprotéinesolublede10kDaetprésentedanslestromades chloroplastes. Cette protéine présente la particularité de posséder un cofacteurmétallique, un centre [2Fe!2S], qui transporteles électronsprovenantdirectement duPSI,grâce notammentà unpotentieloxydoréducteurextrêmementbas(environ !420mVàpH7,0)(Schürmann&Bucha! Figure 13. Contexte physiologique de la réduction des Trxs par le système Fdx/FTR. En rouge est représenté le trajet des électrons au travers des différents composants de la chaîne chloroplastique de transport des électrons. Abréviations : photosystème II (PSII), plastoquinone (PQ), plastoquinone réduite (PQH2), cytochrome b6f (b6f), plastocyanine (PC), photosystème I (PSI), ferrédoxine (FDX), ferrédoxine NADP réductase (FNR), ferrédoxine thiorédoxine réductase (FTR). nan2008).LesecondintermédiaireestlaFTR.Cetteprotéineestactivesousformehétérodiméri! que, comprenant une sous!unité catalytique ayant un cofacteur métallique [4Fe!4S] ainsi que deuxrésidusCyspouvantformerunpontdisulfureetunesous!unitéditevariablequiestessen! tielle à l’assemblage de la protéine mais dont la fonction est aujourd’hui encore inconnue que est une petite protéinede 13 kDa, dont la séquence primaire est extrêmement conservée cheztouslesorganismesphotosynthétiques,tandisquelasous!unitévariable peutprésenter de notablesvariationsdeséquenceentrelesespèces(Keryeretal.2004).Leprincipedelaréduction delaTrxparlesystèmeFdx/FTRestlesuivant:laFdxvacapterunélectronauniveauduPSIetle transmettreàlaFTR,provoquantlaréductiond’unpontdisulfuresurcelle!ci(Figure14A).Undes résidus Cys de la FTRlibéré du disulfure vaalors attaquerle pont disulfure de la Trxoxydée et formerainsiuncomplexeTrx/FTRliéde façoncovalente(Figure14B).Unsecondélectronfourni par laFdx àlaFTRpermettra de réduire lecomplexeTrx/FTRlibérant laTrxsous formeréduite (Figure14C). Figure 14. Mécanisme catalytique de la réduction de la thiorédoxine par le système Fdx/FTR. Les étapes du mécanisme sont détaillées dans le texte (Dai etal. 2007). Dans le document Les glutathion peroxydases et protéine disulfure isomérases de peuplier : potentialités du repliement thiorédoxine pour la catalyse des réactions redox (Page 33-36)
