The bc 1 complexes of Rhodobacter sphaeroides and Rhodobacter capsulatus

Photosynthetic bacteria offer excellent experimental opportunities to explore both the structure and function of the ubiquinol-cytochrome c oxidoreductase ( bc 1 complex). In both Rhodobacter sphaeroides and Rhodobacter capsulatus , the bc 1 complex functions in both the aerobic respiratory chain and as an essential component of the photosynthetic electron transport chain. Because the bc 1 complex in these organisms can be functionally coupled to the photosynthetic reaction center, flash photolysis can be used to study electron flow through the enzyme and to examine the effects of various amino acid substitutions. During the past several years, numerous mutations have been generated in the cytochrome b subunit, in the Rieske iron-sulfur subunit, and in the cytochrome c 1 subunit. Both site-directed and random mutagenesis procedures have been utilized. Studies of these mutations have identified amino acid residues that are metal ligands, as well as those residues that are at or near either the quinol oxidase (Q o ) site or the quinol reductase (Q i ) site. The postulate that these two Q-sites are located on opposite sides of the membrane is supported by these studies. Current research is directed at exploring the details of the catalytic mechanism, the nature of the subunit interactions, and the assembly of this enzyme.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/44795/1/10863_2004_Article_BF00762582.pd

Interruption of the Water Chain in the Reaction Center from Rhodobacter sphaeroides Reduces the Rates of the Proton Uptake and of the Second Electron Transfer to Q_B

A chain of bound water molecules was recently identified in the photosynthetic reaction center (RC) from Rhodobacter sphaeroides by X-ray crystallography [Ermler et al. (1994) Structure 2, 925-936]. The possible role of the chain in proton transfer from the solution to the secondary quinone (QB) was investigated by site-directed mutagenesis and flash-induced absorbance spectroscopy. Pro L209, situated along the water chain about 9 A from QB, was changed into the aromatic residues Phe and Tyr in order to interrupt the chain. In the PL209Y (Pro L209-->Tyr) mutant, the very small changes in the QA-QB QAQB- equilibrium constant (K2) and the first electron-transfer rates (kAB(1)) indicate that the mutation does not lead to large structural changes. In the PL209F (Pro L209-->Phe) mutant, a 7-fold decrease of kAB(1) is observed. It follows a pH dependence parallel to that of the wild type. It is consistent with no modification of the pK of the Glu L212 determined from the pH dependence of K2. The decreased kAB(1) may reflect some slight structural modification in this mutant and/or rearrangement of the cluster of charged residues close to the L209 position. The major effect of the mutations observed is a concomitant decrease of the rates of the second electron transfer, kAB(2), and of the proton uptake upon the second flash. The relative decrease of the kAB(2) rate values in the mutants is more pronounced above pH 8. Our results indicate that the mutations have specifically altered the pathway of proton transfer to QB</sub

Modulation de l'activité du flavocytochrome b (étude fonctionnelle)

Le complexe NADPH oxydase est un élément essentiel de l immunité inné. Présent dans les cellules phagocytaires (neutrophile), sa fonction est de produire massivement, dans le phagosome, des anions superoxyde et générer ainsi des espèces encore plus réactives de l oxygène qui vont détruire acides nucléiques, lipides et protéines des bactéries phagocytées. Le cœur membranaire catalytique du complexe NADPH oxydase est constitué d un hétérodimère membranaire, le cytochrome b (Cyt b ). Après activation de celui-ci par les partenaires protéiques cytosoliques p47phox, p67phox, p40phox et Rac, une succession de réactions de transferts d électron de part et d autre de la membrane a lieu au sein du Cyt b pour aboutir à la réduction du dioxygène de manière très contrôlée. Afin de mieux comprendre cette régulation, nous nous sommes d abord intéressés aux stéreoisomères trans de l acide arachidonique, activateur naturel de cet enzyme (cis), sur le fonctionnement de la NADPH oxydase et avons abordé cette étude parallèlement sur du Cytb d origine bovine présent dans des membranes de neutrophiles et dans des membranes de levures exprimant le Cytb de manière hétérologue. Nous avons montré que la géométrie joue un rôle important sur l activation du complexe enzymatique. Dans un deuxième temps, afin d étudier le rôle de l environnement membranaire sur le fonctionnement de la NADPH oxydase, nous avons déterminé les propriétés cinétiques et thermodynamiques de l activité NADPH oxydase du Cytb recombinant exprimé en levures, purifié, puis reconstitué en liposomes de composition lipidique variée. Après comparaison avec ces mêmes propriétés obtenues pour le Cytb dans les membranes plasmiques et du réticulum endoplasmique de levures, nous avons montré que l activité NADPH oxydase très sensible à la température peut être modulée par la composition et l état physique de la membrane.NADPH oxidase complex is a major actor of both antimicrobial host defense and inflammation by generating highly regulated superoxide anion, rapidly converted into reactive oxygen species (ROS). The NADPH oxidase complex consists of a heterodimeric integral membrane flavocytochrome b and three cytosolic components p67phox, p47phox and p40phox, and the small GTP binding protein Rac. In response to a cellular stimulus, cytosolic proteins are recruited to the phagosomal membrane where they are assembled with the Cytb to form the active NADPH oxidase. The aim of the work was to better understand the modulation of superoxide anion production by this enzyme. For this purpose, we performed experiments with both bovine neutrophil membranes and yeast membranes expressing the bovine recombinant Cytb . We first investigated the effect of the trans-isomerization of the cis-arachidonic acid, the activator of NADPH oxidase in vitro and showed that specific geometry of the activator plays an important role in the activation of the complex. We also studied the role of the membrane environment on the functioning of NADPH oxidase and determined the kinetics and thermodynamics of NADPH oxidase activity depending on the lipid composition of Cytb proteoliposomes. Comparison with these properties obtained with recombinant Cytb embedded into endoplasmic reticulum and plasma membranes, we showed that the NADPH oxidase activity is highly temperature dependent and can be modulated by the lipid environment and the physic state of the membrane.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

PolDIP2, une protéine clé de la régulation du fonctionnement mitochondrial et du métabolisme cellulaire

Pour la sixième année, dans le cadre du module d’enseignement « Physiopathologie de la signalisation » proposé par l’université Paris-sud, les étudiants du Master « Biologie Santé » de l’université Paris-Saclay se sont confrontés à l’écriture scientifique. Ils ont sélectionné une quinzaine d’articles scientifiques récents dans le domaine de la signalisation cellulaire présentant des résultats originaux, via des approches expérimentales variées, sur des thèmes allant des relations hôte-pathogène aux innovations thérapeutiques, en passant par la signalisation hépatique et le métabolisme. Après un travail préparatoire réalisé avec l’équipe pédagogique, les étudiants, organisés en binômes, ont ensuite rédigé, guidés par des chercheurs, une Nouvelle soulignant les résultats majeurs et l’originalité de l’article étudié. Ils ont beaucoup apprécié cette initiation à l’écriture d’articles scientifiques et, comme vous pourrez le lire, se sont investis dans ce travail avec enthousiasme ! Trois de ces Nouvelles sont publiées dans ce numéro, les autres le seront dans des prochains numéros