Biochimie & Biochimie Analytique

Abstrait

Stabilité des protéines halophiles en saumure hypersaline : la ferredoxine [2Fe-2S] comme paradigme

Amal K Bandyopadhyay

En dehors des environnements normaux ou mésophiles, les organismes se trouvent dans des environnements extrêmement salins et d'autres environnements hostiles sur terre. Les halophiles extrêmes prospèrent en culture pure dans leurs environnements naturels de sel saturé, car d'autres microbes ne peuvent pas s'aventurer à se développer. Au cours de l'évolution, ces micro-organismes ont grandi avec des dispositifs de transport spécialisés pour résoudre le problème de l'osmorégulation. En conséquence, l'ensemble de leur machinerie biochimique a commencé à fonctionner dans cette situation de saumure hautement saline que les mésophiles ne peuvent pas supporter. Des recherches intensives sont donc menées au cours des cinquante dernières années pour comprendre les propriétés dépendantes du sel de ces protéines et enzymes. La ferredoxine est une petite protéine soluble qui fonctionne comme transporteur d'électrons dans les réactions de décarboxylation dans le cytoplasme en conjonction avec une oxydoréductase. Deux de ses représentants de Halobacterium marismortui (HmFd) et Halobacterium salinarum (HsFd) sont étudiés en profondeur. Les structures atomiques de HmFd et HsFd révèlent que l'adaptation halo est en grande partie médiée par un domaine inséré hyper acide d'environ 24 résidus de long dans la région N-terminale. Par des expériences de cinétique et de thermodynamique conçues, il a été démontré que HsFd s'est effectivement adapté à une teneur en sel élevée et nécessite ≥ 1,5 M de sel pour conserver son intégrité structurelle globale. Alors que l'effet électrostatique non spécifique est opérationnel à ≤ 0,25 M de sel, une teneur en sel plus élevée favorise le pont salin et la stabilité hydrophobe. Au niveau du sel intermédiaire où les effets Hofmeister des interactions ioniques spécifiques sont opérationnels, HsFd forme un intermédiaire effondré hydrophobe dont les propriétés structurelles diffèrent de son état natif dans les sels saturés. Ainsi, intuitivement, HsFd dans son état natif semble entretenir un effet de type post-Hofmeister dans la mesure où une large modulation des interactions tertiaires pourrait se produire.