Biosynthèse des précurseurs de l'ADN chez les organismes aérobies : du fer, de l'oxygène et des radicaux libres

Chez les organismes aérobies, de la bactérie Escherichia coli à l’homme, les désoxyribonucléotides sont synthétisés à partir des ribonucléotides correspondants dans une réaction catalysée par la RNR (ribonucléotide réductase) de classe I. La même enzyme est responsable de la synthèse des quatre désoxyribonucléotides. Cette enzyme est constituée de deux sous-unités. La sous-unité R1 est le siège dela réaction. elle fixe les substrats, les ribonucléotides, qui sont réduits grâce à une paire rédox de cystéines présentes à proximité dans le site actif, et également des désoxyribonucléotides, produits de la réaction, sur des sites éloignés qui sont les acteurs d’une régulation allostérique extrêmement complexe et encore mal caractérisée. Cette régulation est essentielle pour contrôler la production équilibrée des quatre désoxyribonucléotides dans la cellule. La deuxième sous-unité, appelée R2, contient un centre binucléaire de fer et un radical sur une tyrosine, facilement détectable par résonance paramagnétique électronique. Ce radical est absolument essentiel à l’activité enzymatique. Dans ce cours, il est fait un bilan de toutes les études, notamment celles développées par J. Stubbe (MIT, États-Unis) en utilisant des analogues de substrats, des mutants dirigés, des précurseurs radicalaires photochimiques, pour comprendre comment le radical est transféré, par des processus complexes de transfert d’électrons couplés à des transferts de protons, sur une très longue distance (35 Å environ) de R2 jusqu’au site actif de R1 où il peut enfin arracher un atome d’hydrogène sur le ribose substrat, le rendant ainsi réactif pour sa transformation en désoxyribose. Ce système est particulièrement adapté à l’étude des transferts d’électrons et de radicaux à longue distance, si importants en biologie, dont la théorie et les méthodes d’analyse sont discutées. Dans ce cours ont été discutées également : (i) la question de la synthèse post-traductionnelle du radical tyrosinyle de R2 et du rôle essentiel du centre à fer et de l’oxygène dans cette synthèse ; (ii) la question de l’inhibition de cette enzyme puisque celle-ci constitue en effet une cible pour des médicaments anticancéreux, dont le plus connu est la gemcitabine, un analogue de ribonucléoside naturel, utilisé en clinique.