Renaturation des polypeptides réduits : le cas des neurotoxines homologues

Service de Biochimie, Département de Biologie, CEN Saclay, BP n° 2 -91190 GIF-sur-Yvette.

Résumé

Les neurotoxines courtes des venins des cobras sont des polypeptides chimiquement et structuralement homologues constitués de 60 à 62 acides aminés et quatre liaisons disulfures. La rupture de ces dernières, par un agent réducteur par exemple, provoque une désorganisation de l'architecture native des neurotoxines. La réaction inverse est spontanée et consiste en un reploiement de la chaîne polypeptidique accompagné par une réoxidation des groupements thiols.

Afin de savoir si les substitutions d'acides aminés qui interviennent d'une toxine à l'autre modifient ou non le processus de reploiement de ces polypeptides homologues, nous avons étudié, par dichroïsme circulaire, les cinétiques de renaturation de huit neurotoxines dans des conditions expérimentales identiques. Les résultats auxquels nous sommes parvenus montrent que deux neurotoxines (l’érabutoxine b et la cobrotoxine), se renaturent environ huit fois plus lentement que les six autres. L'analyse des cinétiques en fonction de la température indique que les huit toxines étudiées se renaturent avec la même enthalpie d'activation. L'examen des séquences des toxines suggère que la différence de comportement observée est due à l'insertion en position 19 d'un acide aminé supplémentaire au sein des séquences de l'érabutoxine b et de la cobrotoxine. Ce résidu additionnel est localisé au cœur d'une structure coudée qui semble importante pour le déroulement du processus de renaturation des neurotoxines.

Abstract

Short neurotoxins of snake venoms are chemically and structurally homologous polypeptides constituted of 60 to 62 amino acids and four disulfide bonds. Neurotoxin conformation is organized after breakage of the disulfide bonds by reducing agents. The reverse reaction is spontaneous and consists in a refolding of the polypeptide chain accompanied by a reoxidation of sulfhydryl groups.

In order to determine whether or not the amino acid substitutions which exist between different toxins modify the refolding process of these homologous polypeptides, we measured the kinetics of renaturation for eight neurotoxins under similar ex- conditions, using circular dichroism. The data obtained showed that two neurotoxins (erabutoxin b and cobrotoxin) renatured about eight fold more slowly than the six others. Temperature dependence of the kinetics gave for all 8 toxins studied the same activation enthalpy. Examination of the toxin sequences suggest that the observed different behavior is due to the insertion at position 19 of one supplementar amino acid in the sequences of cobrotoxin and erabutoxin b. This additional residue is located in a β-turn which seems of importance for the refolding of snake neurotoxins.