Les ROS, tels que le superoxyde et le peroxyde d’hydrogène, sont produits en tant que sous-produits naturels du métabolisme cellulaire et lorsque les cellules sont exposées à des facteurs de stress externes comme les radiations et les toxines. Bien que les ROS jouent un rôle dans la signalisation cellulaire et l’immunité, des niveaux excessifs peuvent provoquer un stress oxydatif et endommager les protéines, les lipides et l’ADN, entraînant la mort cellulaire et diverses maladies.
L’un des principaux mécanismes de défense contre les dommages oxydatifs implique des enzymes antioxydantes telles que les superoxydes dismutases (SOD). En particulier, la manganèse superoxyde dismutase (MnSOD), située dans la matrice mitochondriale, est une enzyme essentielle qui catalyse la conversion du radical superoxyde en peroxyde d'hydrogène et en oxygène.
Malgré l’importance de la MnSOD dans la protection des cellules contre les dommages oxydatifs, le mécanisme moléculaire détaillé par lequel elle remplit cette fonction reste flou. Pour découvrir ces secrets, une équipe internationale de scientifiques dirigée par des chercheurs du Centre RIKEN pour la science des ressources durables (CSRS) et de l'Institut de biologie moléculaire et de génétique (IMBG) a entrepris de déterminer la structure de la MnSOD humaine.
À l’aide de techniques de microscopie cryoélectronique de pointe, les chercheurs ont réussi à visualiser la structure de la MnSOD humaine à une résolution de 2,8 Å. Cette structure à haute résolution a révélé la disposition précise des atomes de la protéine et a permis une compréhension détaillée de son architecture moléculaire.
Les chercheurs ont découvert que la MnSOD humaine forme une structure homotétramère, avec quatre sous-unités identiques disposées en forme tétraédrique. Cette organisation crée un site actif à l'interface de chaque paire de sous-unités, où se déroule la réaction de conversion du superoxyde.
De plus, la structure a révélé une région de boucle flexible à proximité du site actif qui subit des changements de conformation lors de la liaison au substrat. Ce changement de conformation permet à la protéine de capturer efficacement les molécules de superoxyde et de catalyser leur conversion, renforçant ainsi sa fonction protectrice contre le stress oxydatif.
Les résultats de cette étude fournissent des informations importantes sur le mécanisme moléculaire de la MnSOD dans la protection des cellules contre les dommages oxydatifs. Comprendre ces détails structurels et mécanistiques pourrait ouvrir la voie au développement de nouvelles stratégies thérapeutiques visant à améliorer la résistance cellulaire au stress oxydatif et à combattre les maladies liées au stress oxydatif.
L'étude, intitulée « La structure cryo-EM de la superoxyde de manganèse humaine révèle le mécanisme moléculaire de la conversion du superoxyde », a été publiée dans la revue Nature Communications.
