[Journal Club] Structure d’une nouvelle famille de réductases impliquées dans l’assimilation du fer par les sidérophores chez les bactéries.

Des chercheurs du groupe Métaux et Microorganismes : Biologie, Chimie et applications Métalloprotéines de L’Université de Strasbourg, et de l’University of Hamburg ont déterminé la structure cristalline d’une nouvelle famille de réductases membranaires. Ces résultats sont publiés dans Proc Natl Acad Sci U S A, 2021,  doi: 10.1073/pnas.2101952118.

Le fer est un cofacteur de nombreuses enzymes et donc un nutriment essentiel pour la croissance bactérienne. Pour accéder au fer, la plupart des bactéries produisent des siderophores, qui sont des composés de faible masse moléculaire caractérisés par une très grande affinité pour les ions ferriques. P. aeruginosa, un pathogène opportuniste, peut exprimer au moins 15 voies d’absorption du fer différentes : (i) une voie d’absorption du fer ferreux, (ii) trois voies d’acquisition d’hème, (iii) des voies d’absorption du fer ferrique par les deux siderophores produit par le pathogène (pyoverdine et pyochéline) et (iv) au moins 10 stratégies différentes pour l’absorption de fer ferrique par des sidérophores produits par d’autres microorganismes. P. aeruginosa utilise la norcardamine (ferrioxamine E) produit par Streptomyces comme sidérophore. L’import de ferri-nocardiamine dans les cellules de P. aeruginosa implique au niveau de la membrane externe un transporteur spécifique FoxA, et une dissociation de fer du sidérophore dans le périplasme bactérien via un mécanisme de réduction du fer par FoxB, une enzyme appartenant à une nouvelle famille d’oxydo-réductases membranaires. Les équipes d’Isabelle Schalk (UMR7242, Université de Strasbourg) et de Henning Tidow (University of Hamburg), ont résolu la structure de FoxB, première structure d’une enzyme de cette famille de réductases. Cette structure présente un nouveau fold et implique deux molécules d’héme et deux tryptophanes pour le transport d’électrons vers le sidérophore. La réduction du Fe(III) en Fe(II) abaisse la stabilité thermodynamique du complexe sidérophore-fer, ce qui faciliterait sa dissociation par un échange de protons ou une chélation compétitive du fer. Des enzymes similaires semblent être impliqués également dans l’acquisition du fer via les siderophores pyoverdine et pyochelin.