1.2) Hypothèses sur les partenaires biologiques de
PRODH chez les
organismes eucaryotes.
Bien que toutes les enzymes intervenant dans le
catabolisme de la proline aient été identifiées, la
littérature fait état de très peu de données
fonctionnelles concernant les modes d'action et de régulation des
proline déshydrogénases eucaryotes. En effet, cette enzyme
responsable de la première étape de la dégradation de la
proline en glutamate a fait l'objet de peu d'études à
l'échelle de la protéine chez les organismes eucaryotes. Ceci
pourrait en partie être expliqué par les difficultés qui
ont été rencontrées pour extraire une quantité
suffisante d'enzyme PRODH soluble et biologiquement active à
partir de mitochondries (Johnson & Strecker, 1962 ; Brosemer &
Veerabhadrappa, 1965 ; Brunner & Neupert, 1969)
La présence de la proline oxydase (ou
déshydrogénase) a été détectée pour
la première fois dans des mitochondries de foie de rat (Johnson
& Strecker, 1962) à partir d'un test d'activité qui
repose sur la réactivité spécifique du produit P5C avec
l'O-aminobenzaldéhyde (Strecker, 1960). Les méthodes d'extraction
de protéines mitochondriales, réalisées avec des
successions de gradient de sucrose et d'ultracentrifugation, ont
révélé que cette protéine appartient à
la matrice mitochondriale et qu'elle est fortement liée à
la membrane interne (Brunner & Neupert, 1969). D'autre part, il a
été montré que l'activité enzymatique de
PRODH nécessite la présence de dioxygène et d'un accepteur
d'électrons de type cytochrome
c ou ubiquinone (Johnson & Strecker, 1962 ; Erecinska, 1965),
qu'elle est inhibée par le KCN
et l'antimycine A (Brosemer & Veerabhadrappa, 1965),
et qu'elle est indépendante en dinucléotide de type NAD+
ou NADP+ (Kramar, 1967). Toutes ces caractéristiques
suggèrent
que la proline déshydrogénase eucaryote est
une flavoenzyme (c'est-à-dire une enzyme de cofacteur flavinique
FAD ou FMN) qui intervient dans la chaîne respiratoire
de la mitochondrie via un accepteur d'électrons de la
membrane interne. Cependant, à ce jour le cofacteur de la proline
oxydase n'a jamais été clairement identifié chez un
organisme eucaryote. D'autres études, menées sur des
mitochondries extraites d'intestin de porc et de foie de rat, ont mis
en évidence la capacité du lactate à
réduire l'activité de PRODH de manière drastique (de
50 % à 95 %), et à diminuer l'affinité de l'enzyme pour
son substrat proline (Kowaloff et al., 1977 ; Dillon et al., 1999). Ces
observations supportent l'hypothèse que le lactate est un inhibiteur
compétitif des proline déshydrogénase eucaryotes qui
pourrait
être impliqué dans la régulation de
l'enzyme.
Contrairement aux organismes eucaryotes, les
partenaires biologiques et les
mécanismes de régulation de la proline
déshydrogénase sont en partie connus chez la bactérie
E. coli. La mise au point de méthodes
efficaces de purification de la protéine endogène sous forme
soluble et biologiquement active (Menzel & Roth, 1981 ; Brown
& Wood, 1992) a permis de réaliser plusieurs études
in vitro, et ainsi de caractériser d'un point de vue
biochimique plusieurs aspects de ses mécanismes d'action. Sur la
base de ces études fonctionnelles, il est possible de proposer
un modèle de régulation du catabolisme de la proline chez
les organismes procaryotes.
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