La Bioénergétique chez les bactéries
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- Ghislaine Delorme
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1 La Bioénergétique chez donneur d électron accepteur d électron NADH Formiate Glycérol-3-P Lactate Glucose O 2 Nitrate Fumarate DMSO TMAO Respiration Aérobie Respiration Anaérobie Fermentation
2 Déshydrogénases Quinones Cytochromes Oxydoréductases terminales Paracoccus denitrificans Mitochondries Déshydrogénases Escherichia coli Quinones Cytochromes Oxydoréductases terminales
3 4-La Respiration aérobie Cyanobactéries Cytochrome oxydase! La Bioénergétique chez D après Woese et al., PNAS, 1990 H 2 O: 200 µm O 2 à 37 C AIR: 21 % (v/v) O 2 4-La Respiration aérobie AEROBIOSE O 2 > 5 µm d O 2 ANAEROBIOSE 1< O 2 < 5 µm FERMENTATION O 2 < 1µM
4 4-La Respiration aérobie: 2 types d oxydoréductases terminales Type I: (Paracoccus denitrificans) Déshydrogénases Quinones Cytochrome bc 1 Cytochrome c oxydase Type II: (Escherichia coli) Déshydrogénases Quinones Quinol oxydase 4-La Respiration aérobie: 2 types d oxydoréductases terminales Escherichia coli Paracoccus denitrificans Abramson J., N. S. B. 7, (2000)
5 4-La Respiration aérobie: 2 types d oxydoréductases terminales Escherichia coli Paracoccus denitrificans La Bioénergétique chez Abramson J., N. S. B. 7, (2000) 4-La Respiration aérobie: 2 types de cytochrome oxydases
6 4-La Respiration aérobie: 2 types de cytochrome oxydases Type I: (Paracoccus denitrificans) Déshydrogénases Quinones Cytochrome bc 1 a a 3 Cu B c b Cu B Cytochrome oxydase aa 3 Cytochrome Oxydase ccb 3 Cu A c Cytochrome oxydase aa 3 [O 2 ] Cytochrome Oxydase ccb 3 [O 2 ] La Respiration Aérobie Type II: (Escherichia coli) Déshydrogénases Quinones Quinol oxydase bo 3 Quinol oxydase bd 4-La Respiration aérobie: 2 types de quinol oxydases b o 3 Cu B b 558 b 595 d Quinol oxydase bo 3 Quinol oxydase bd [O 2 ] [O 2 ]
7 O O CH 3 4-La Respiration aérobie 5-Les différents types de quinones bactériennes R O MénaQuinone (MK) O O DéméthylMénaQuinone (DMK) R H 3 CO CH 3 H 3 CO CH 3 (-CH 2 -CH=C-CH 2 -) 8 -CH 3 O UbiQuinone (UQ) Succinate DH UQ Quinol oxydase bd Quinol oxydase bo 3 Nitrate réductase A NADH DH I NADH DH II MK MDK DMSO red Fumarate red TMAO red Spécificité des quinones pour les déshydrogénases et les réductases terminales
8 La formiate déshydrogénase/nitrate réductase d E. coli 4-La Respiration aérobie 5-Les différents types de quinones bactériennes 6-La Respiration anaérobie Respiration anaérobie formiate / nitrate Formiate HCOO - CO 2 + 2H + 2e - 2H + périplasme FdnGHI MQ MQH 2 NarGHI cytoplasme 2H + 2e - Nitrate NO H + Nitrite NO 2- + H 2 O
9 La Respiration Anaérobie:Formiate/Nitrate Formiate HCOO - CO 2 + 2H + 2e - FdnGHI MQ MQH 2 Opéron fdnghi D après Jormaka et coll., March 2002, Science 295 Structure de la Nitrate Réductase Peri Cytochrome membranaire NarI Sous unité de transfert d électrons NarH cyto Sous unité catalytique NarG L opéron nar chaperone Spécifique Nitrate Nitrite
10 Structure de la Nitrate Réductase Peri 2 hèmes de type b b D b P NarI Centres [Fe-S] FS4 FS3 FS2 NarH cyto FS1 Cofactor à Molybdène FS0 Moco NarG La Respiration Anaérobie:Formiate/Nitrate D après Richardson et Sawers, March 2002, Science 295
11 La Respiration Anaérobie:Formiate/Nitrate D après Richardson et Sawers, March 2002, Science 295 Quel est le Rôle de NarJ dans la biogenèse de la Nitrate Réductase? Cofacteurs métalliques Moco FeS Hème b Insertion des cofacteurs Repliement Assemblage des sous unités Ancrage membranaire HoloNR ApoNR GG HH II
12 NarJ permet l insertion du Moco et du FSO Résultats Signature RPE du Mo V Signature RPE du centre [4Fe-4S] (FS0) 50K 9K WT WT narj narj Magnetic Field (mt) Magnetic Field (mt) Lanciano, P. et al. In preparation. Modèle de Biogenèse de la nitrate réductase A P C NarI FS0 Complexe aponargh NarJ NarJ Complexe holonargh Magalon, A. et al J. Biol. Chem. Vergnes, A. et al J. Biol. Chem. Vergnes, A. et al J. Biol. Chem. Lanciano, P. et al. In preparation
13 La Respiration Anaérobie:Formiate/Nitrate Formiate HCOO - CO 2 + 2H + 2e - FdnGHI Opéron fdnghi La Respiration Anaérobie:Formiate/Nitrate Formiate HCOO - CO 2 + 2H + 2e - fdhd X Opéron fdoihg fdhe X FdnGHI Plus d activité formiate déshydrogénase! Opéron fdnghi
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