Mécanisme catalytique de la protochlorophyllide oxydoréductase : étude du couplage entre activité fonctionnelle et dynamique de la protéine - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2005

Catalytic mechanism of the protochlorophyllide oxidoreductase: model to study the coupling between functional activity and protein dynamics.

Mécanisme catalytique de la protochlorophyllide oxydoréductase : étude du couplage entre activité fonctionnelle et dynamique de la protéine

Guillaume Durin
  • Fonction : Auteur
  • PersonId : 832034

Résumé

Protochlorophyllide oxydoreductase (POR) catalyse the reduction of protochlorophyllide into chlorophyllide during the penultimate step of chlorophyll synthesis in green plants. The reaction is triggered by light and intermediates with different spectroscopic characteristics are formed. At low temperature each of these intermediates can be trapped to allow the study of the catalytic pathway.

We first demonstrate that the power and the wavelength of the light source initiating the reaction at low temperature influence the reaction. We highlight the existence of a pathway of reaction, alternative to the physiological one, driving to the formation of a non-functional product.

In a second part of the experimental work, both pathways the physiological and non-functional, have been followed by absorbance and fluorescence spectroscopy. These studies have been realized at temperatures between 100 and 293 K in solutions with different viscosity, in order to modify the temperature of glass transition (Tg). By following simultaneously Tg and the formation of the intermediates states we could show that the first steps of the physiological pathway were coupled with this transition, whereas those of the non-functional were independent. This work shows the existence of two different types of protein motions controlling the activity: large-scale protein motions, following the dielectric fluctuations in the bulk solvent and harmonic fluctuations of the protein, independent from the solvent. These studies have also direct important implications on how to design the correct protocol for kinetic crystallography experiments.
La protochlorophyllide oxydoréductase catalyse la réduction de la protochlorophyllide en chlorophyllide, pénultième étape de la synthèse de la chlorophylle chez les plantes. Cette réaction présente la particularité d'être photoactivable. Après le déclenchement de la réaction par la lumière, plusieurs intermédiaires réactionnels apparaissent, présentant des signatures spectroscopiques distinctes. L'étude du mécanisme catalytique à basse température permet d'isoler chacun de ces intermédiaires et de les caractériser.

Nous avons d'abord mis en évidence que la longueur d'onde et l'intensité de la source de lumière choisie pour déclencher la réaction à basse température influait directement sur le mécanisme réactionnel suivi, révélant par la même l'existence d'une « branche morte » de la réaction, dont le produit n'est pas la chlorophyllide.

Nous avons ensuite suivi par spectroscopie d'absorption et de fluorescence le déroulement des deux mécanismes réactionnels : la branche physiologique et la « branche morte ». Ces études ont été réalisées entre 100 et 293 K dans des solutions de viscosités différentes, afin de faire varier la température de transition vitreuse (Tg) du solvant. En suivant en parallèle Tg et la formation des différents états intermédiaires, nous avons montré que les étapes initiales du premier mécanisme étaient couplées avec cette transition alors qu'elles en étaient indépendantes pour le second. Ces travaux ont permis de mettre en évidence l'existence de différents types de mouvements régissant l'activité fonctionnelle de la protéine, certains couplés avec le solvant (« bulk solvent ») et d'autres de type harmonique, indépendants du solvant.
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Dates et versions

tel-00011429 , version 1 (19-01-2006)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00011429 , version 1

Citer

Guillaume Durin. Mécanisme catalytique de la protochlorophyllide oxydoréductase : étude du couplage entre activité fonctionnelle et dynamique de la protéine. Biophysique [physics.bio-ph]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2005. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00011429⟩
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