Functional study of the [Ni-Fe] hydrogenase (approach by EPR spectroscopy and photochemistry)

Abstract

Les hydrogénases sont les métalloenzymes, issues de micro-organismes anaérobies, qui catalysent l'oxydation réversible de l'hydrogène moléculaire, suivant la réaction : H2 2H+ +2e-. Notre objectif est de progresser dans la compréhension du mécanisme réactionnel de ces enzymes, à savoir : le processus d'activation de H2 au niveau du centre catalytique à Ni-Fe et les voies de transfert des électrons et des protons issus de l'oxydation de H2. Nous utilisons une approche combinant la spectroscopie RPE et la photochimie pour étudier à températures cryogéniques, les propriétés de photosensibilité d'un intermédiaire clé du mécanisme catalytique, l'état Ni-C. Nous étudions en détail le profil énergétique de la photoconversion, la cinétique des processus de recombinaison, et l'influence de différents facteurs comme la température, les effets isotopiques H/D et la fixation d'inhibiteur (CO), dans le cas de plusieurs hydrogénases à [Ni-Fe-] et à [Ni-Fe-Se] de bactéries sulfato-réductrices ou d'organismes hyperthermophiles (A. aeolicus). L'analyse des interactions magnétiques entre le centre actif à Ni-Fe et le centre [4Fe-4S]1+ proximal par la simulation numérique des spectres RPE multifréquences est également utilisée pour sonder les changements structuraux induits par l'irradiation. Nos résultats mettent en évidence un transfert de protons photo-induits au niveau des cystéines terminales de l'ion nickel, et permettent d'identifier le résidu Glutamate impliqué dans la première étape de transfert de protons, comme le confirment nos études de mutagénèse dirigée vers ce résidu.AIX-MARSEILLE1-BU Sci.St Charles (130552104) / SudocSudocFranceF