La QUERCETINASE : une dioxygénase à cuivre qui produit du monoxyde de carbone Personnes impliquées: G. Iacazio, S. Tranchimand, C. Gaudin, T. Tron

La quercétinase est une cupro-enzyme produite par des champignons filamenteux (Aspergillus, Penicillium) lorsque ceux-ci se développent sur un milieu de culture contenant de la quercétine ou son glycoside la rutine comme unique source de carbone et d'énergie.
La quercétinase catalyse une dioxygénation des flavonols, les produits de la réaction étant le monoxyde de carbone et un depside.

Le substrat est supposé se lier à l'atome de cuivre de l'enzyme via ses groupements 3-hydroxy et 4-carbonyle.

 * Structure de la quercétinase

Cette enzyme n'a été que très peu étudiée jusqu'à présent. Néanmoins en 2002 la structure cristalline de la quercétinase d'Aspergillus japonicus a été publiée. Dans cette structure, l'atome de cuivre Cu(2+) est dans un environnement tétraédrique déformé, lié par 3 histidines et une molécule d'eau.

  * Mécanisme d'action

De nombreuses études biomimétiques de la dioxygénation des flavonols ont été développées. La décomposition de la quercétine peut ainsi être réalisée par oxygénation base-catalysée (phase aqueuse et organique), par oxygénation photosensibilisée, par réaction avec l'ion superoxyde, par des complexes de cobalt ou de cuivre ou après complexation des flavonols avec le cuivre (Cu(I) ou Cu(II)).

  * Avancement du sujet

Une souche de Penicillium qui possède la propriété de produire la quercétinase de manière extracellulaire a été isolée. L'optimisation de la production a été réalisée. La purification et la caractérisation d'un enzyme présent dans le milieu de culture ont été effectuées.

 * Projet

Le séquençage du gène codant cette quercétinase sera ensuite réalisé. Le but du travail étant la détermination de la relation structure-activité de l'enzyme.

 Références

[1] Balogh-Hergowithch, E. ; Kaizer, J. ; Speier, G.; Fülöp, V.; Parkanyi, L. "Quercetin 2,3-Dioxygenase mimicking ring cleavage of the flavonolate ligand assisted by copper. Synthesis and characterization of copper(I) complexes [Cu(PPh3)2(fla)] and [Cu(PPh3)2(O-bs)]" Inorg. Chem. 1999, 38, 3787.

[2] Balogh-Hergowithch, E. ; Speier, G. "Kinetics and mechanism of the base-catalysed oxygenation of flavonol in DMSO-H2O solution" J. Org. Chem. 2001, 66, 7974.

[3] Fusetti, F.; Schröter, K. H.; Steiner, R. A.; van Noort, P.; Pijning, T.; Rozeboom, H. J.; Kalk, K. H.; Egmond, M. R.; Dijkstra, B. W. "Crystal structure of the copper-containing Quercetin 2,3-Dioxygenase from Aspergillus japonicus" Structure 2002, 10, 259.