caractérisation des enzymes bovines et étude préliminaire du rôle ...
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Exposé bibliographique : La O-fucosyltransférase 1 __________________________________________________________________________________________ 2.1.2 Caractérisation de l’enzyme Pofut1 2.1.2.1 Identification de l’activité O-fucosyltransférase 1 Comme nous l'avons vu précédemment, la protéine O-fucosyltransférase 1 ou Pofut1 est responsable du greffage du O-fucose sur les domaines EGF de certaines protéines possédant le motif consensus de O-fucosylation, C 2 X4-5(S/T)C 3 . La démarche scientifique qui a amené à la caractérisation de cette enzyme a débuté avec la mise au point en 1996 d’un test in vitro de mesure de l’activité O-fucosyltransférase 1 (Wang et al., 1996). Le test utilise comme substrat donneur du GDP-L-fucose (substrat donneur de toutes les fucosyltransférases), comme substrat accepteur le premier domaine EGF du facteur de coagulation VII humain et un cation divalent. En effet, la présence de ce dernier est nécessaire à l’activité de nombreuses glycosyltransférases (Munro and Freeman, 2000). Dans le cas de Pofut1, plusieurs types de cations divalents ont été testés; c’est avec du manganèse (Mn2 + ) que l’activité enzymatique est la plus forte (Wang et al., 1996). Ainsi, une première activité O-fucosyltransférase 1 a pu être mesurée à partir d’extraits protéiques de cellules CHO et de cellules hépatiques de rat (Wang et al., 1996). Les auteurs ont également montré que le transfert du O-fucose n’est possible que sur un domaine EGF complet, c'est-à-dire possédant ses six résidus cystéines nécessaires à l’acquisition de sa structure tridimensionnelle (Fig.10A.). 2.1.2.2 Purification de l'enzyme Suite à la mise au point du test d'activité, Wang et Spellman (1998) ont purifié l’enzyme Pofut1 à partir de cellules CHO. En se basant sur l'activité enzymatique déjà déterminée et sur l'affinité de l'enzyme pour ses substrats (donneur et accepteur), les auteurs ont utilisé deux étapes de chromatographie d’affinité. La première colonne utilisée contenait l’EGF du facteur VII humain et la deuxième colonne, du GDP-hexanolamine-Sépharose comme substrat donneur. Ils ont ainsi purifié et déterminé les constantes cinétiques de Pofut1 (référencées dans le Tableau 1). L'enzyme O-fucosyltransférase 1 représente environ 0,02% des protéines totales des cellules CHO, taux rarement atteint pour une glycosyltransférase. 48
Exposé bibliographique : La O-fucosyltransférase 1 __________________________________________________________________________________________ Tableau 1 : Constantes cinétiques de l’enzyme Pofut1 purifiée à partir de cellules CHO et de l’enzyme Pofut1 humaine. EGF-1 du facteur VII (substrat accepteur) GDP-fucose (substrat donneur) Pofut1 des cellules CHO Pofut1 humaine Km (µM) Vmax (µmol/min/mg) Km (µM) Vmax (µmol/min/mg) 11 6 5,9-6,4 2,5 Après purification de l'enzyme Pofut1, sa glycosylation a pu être mise en évidence après une digestion par la PNGase F (Wang et Spellman, 1998). Cette enzyme coupe les Nglycanes oligomannosidiques, hybrides et complexes entre l'asparagine de la chaîne peptidique et la première GlcNAc. La masse moléculaire de Pofut1 passe alors de 44 à 40 KDa, ce qui suggère la présence de N-glycanes d’une masse moléculaire totale de 4 KDa. Une digestion avec l'endoglycosidase H, qui coupe entre les deux résidus GlcNAc proximaux, à la fois les N-glycanes oligomannosidiques et certains N-glycanes hybrides, donne en western blot deux bandes. Elles correspondent à des formes protéiques de masses inférieures à la forme glycosylée. Elles seraient une forme monoglycosylée et une forme déglycosylée de l’enzyme Pofut1. Ainsi, les auteurs concluent que l'enzyme Pofut1 extraite des cellules CHO est une glycoprotéine porteuse de plus d'un oligosaccharide de type oligomannosidique. Toutefois, il ne faut pas écarter l’hypothèse que ces N-glycanes puissent être de type hybride. 2.1.2.3 Identification du gène correspondant, Pofut1 Suite à la purification et au séquençage peptidique de Pofut1 extraite de cellules CHO, Wang et ses collaborateurs (2001), en s’appuyant sur la séquence N-terminale et sur une recherche d’homologie dans les banques de données, ont pu identifier un EST (Expressed sequence Tag) humain correspondant à cette enzyme. L'ADNc code une protéine de 388 acides aminés et possède deux sites potentiels de N-glycosylation (Wang, Shao et al., 2001). Le transcrit de plus de 5 Kb possède une longue partie 3' non traduite, typique de nombreuses glycosyltransférases (Breton et Imberty, 1999), et deux sites potentiels de polyadénylation pouvant expliquer la présence de deux des signaux obtenus en northern blot (Wang, Shao et al., 2001). Cependant, d’autres marquages sur ce même northern blot laisse présager de 4 3 49
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Exposé bibliographique : La O-fucosyltransférase 1<br />
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2.1.2 Caractérisation de l’enzyme Pofut1<br />
2.1.2.1 Identification de l’activité O-fucosyltransférase 1<br />
Comme nous l'avons vu précédemment, la protéine O-fucosyltransférase 1 ou Pofut1<br />
est responsable <strong>du</strong> greffage <strong>du</strong> O-fucose sur les domaines EGF de certaines protéines<br />
possédant le motif consensus de O-fucosylation, C 2 X4-5(S/T)C 3 . La démarche scientifique qui<br />
a amené à la <strong>caractérisation</strong> de c<strong>et</strong>te enzyme a débuté avec la mise au point en 1996 d’un test<br />
in vitro de mesure de l’activité O-fucosyltransférase 1 (Wang <strong>et</strong> al., 1996). Le test utilise<br />
comme substrat donneur <strong>du</strong> GDP-L-fucose (substrat donneur de toutes les<br />
fucosyltransférases), comme substrat accepteur le premier domaine EGF <strong>du</strong> facteur de<br />
coagulation VII humain <strong>et</strong> un cation divalent. En eff<strong>et</strong>, la présence de ce dernier est nécessaire<br />
à l’activité de nombreuses glycosyltransférases (Munro and Freeman, 2000). Dans le cas de<br />
Pofut1, plusieurs types de cations divalents ont été testés; c’est avec <strong>du</strong> manganèse (Mn2 + )<br />
que l’activité enzymatique est la plus forte (Wang <strong>et</strong> al., 1996).<br />
Ainsi, une première activité O-fucosyltransférase 1 a pu être mesurée à partir d’extraits<br />
protéiques de cellules CHO <strong>et</strong> de cellules hépatiques de rat (Wang <strong>et</strong> al., 1996). Les auteurs<br />
ont également montré que le transfert <strong>du</strong> O-fucose n’est possible que sur un domaine EGF<br />
compl<strong>et</strong>, c'est-à-dire possédant ses six rési<strong>du</strong>s cystéines nécessaires à l’acquisition de sa<br />
structure tridimensionnelle (Fig.10A.).<br />
2.1.2.2 Purification de l'enzyme<br />
Suite à la mise au point <strong>du</strong> test d'activité, Wang <strong>et</strong> Spellman (1998) ont purifié<br />
l’enzyme Pofut1 à partir de cellules CHO. En se basant sur l'activité enzymatique déjà<br />
déterminée <strong>et</strong> sur l'affinité de l'enzyme pour ses substrats (donneur <strong>et</strong> accepteur), les auteurs<br />
ont utilisé deux étapes de chromatographie d’affinité. La première colonne utilisée contenait<br />
l’EGF <strong>du</strong> facteur VII humain <strong>et</strong> la deuxième colonne, <strong>du</strong> GDP-hexanolamine-Sépharose<br />
comme substrat donneur. Ils ont ainsi purifié <strong>et</strong> déterminé les constantes cinétiques de Pofut1<br />
(référencées dans le Tableau 1). L'enzyme O-fucosyltransférase 1 représente environ 0,02%<br />
<strong>des</strong> protéines totales <strong>des</strong> cellules CHO, taux rarement atteint pour une glycosyltransférase.<br />
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