Mechanism and regulation of the formation of D-glucuronate, the precursor of vitamin C, in rat liver
(2006)
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- Van Schaftingen, Emile
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- Le L-ascorbate, un antioxydant et cofacteur enzymatique important chez les animaux et les plantes, est synthétisé par une grande majorité de vertébrés et par toutes les espèces de plantes analysées jusqu'à ce jour. L'enzyme catalysant l'étape finale de la voie de biosynthèse de l'ascorbate est toutefois absente chez les primates (y compris les humains) et le cobaye, et pour eux ce composé est donc devenu une vitamine (vitamine C). Une des premières étapes de la voie de biosynthèse consiste en la réduction du D-glucuronate, le précurseur de la vitamine C chez les animaux, en L-gulonate. Ce dernier peut être converti en ascorbate par lactonisation et oxydation, mais peut également entrer dans la voie des pentoses dans laquelle il est successivement oxydé et décarboxylé en L-xylulose. La voie des pentoses est opérationnelle chez tous les mammifères et son fonctionnement chez l'homme est démontré par le fait qu'une déficience en L-xylulose réductase mène à une excrétion urinaire anormalement élevée de L-xylulose (pentosurie). Il est connu depuis longtemps que l'administration d'une série de médicaments tels que l'aminopyrine, le barbital et la chlorétone, augmente la formation de vitamine C chez les animaux et l'excrétion de L-xylulose chez les sujets pentosuriques. L'objectif de cette thèse était d'élucider le mécanisme à la base de ces effets stimulateurs. L'observation que certains xénobiotiques stimulent à la fois l'excrétion de vitamine C et de L-xylulose indique qu'ils augmentent la formation d'un précurseur commun des voies métaboliques impliquées. Ceci nous a amenés à mettre au point une méthode de dosage spectrophotométrique pour le D-glucuronate basée sur l'utilisation de deux enzymes bactériennes, la mannonate déshydrogénase et l'uronate isomérase. Ces enzymes ont été surepxrimées chez E. coli, purifiées à quasi-homogénéité et partiellement caractérisées. Nous avons observé que l'uronate isomérase est inhibée par l'EDTA et stimulée par le Zn2+, le Co2+ et le Mn2+. La méthode de dosage enzymatique développée est spécifique et sensible, et peut également être utilisée pour mesurer les concentrations de ?-glucuronides et de glucuronate 1-phosphate. A l'aide de ce dosage, nous avons pu montrer que certains agents (par exemple l'aminopyrine, l'antipyrine et la chlorétone) connus pour stimuler la formation de vitamine C in vivo, mais également d'autres composés (métyrapone, proadifen, clotrimazole) augmentent de plusieurs fois, et en moins de 10 minutes, la formation de glucuronate dans des hépatocytes isolés de rat. Cet effet était considérablement amplifié en présence de sorbinil, un inhibiteur de la glucuronate réductase. L'augmentation de la formation de glucuronate était accompagnée par une augmentation de la formation de vitamine C et par une diminution d'environ deux fois de la concentration en UDP-glucuronate. Les agents stimulateurs ne donnaient généralement pas lieu à la formation de quantités détectables de ?-glucuronides et n'avaient pas d'effet sur la concentration de glutathion. D'un autre côté, le résorcinol, qui est un bon substrat de la glucuronoconjugaison, et des agents diminuant la concentration de glutathion (diamide, L-buthionine sulfoximine) ne stimulent pas la formation de glucuronate. Ces résultats indiquent que l'effet stimulateur des xénobiotiques sur la formation de vitamine C est médié par une augmentation rapide de la conversion d'UDP-glucuronate en glucuronate libre, n'impliquant apparemment pas un cycle de glucuronoconjugaison-déconjugaison ou une déplétion en glutathion. Nous avons ensuite voulu reproduire les effets de l'aminopyrine, de la métyrapone et de la chlorétone sur la formation de glucuronate dans un système acellulaire. Les trois composés stimulent la formation de glucuronate à partir d'UDP-glucuronate dans des extraits de foie à condition que ceux-ci soient enrichis en ATP-Mg. La formation et l'hydrolyse du glucuronate 1-phosphate ne sont cependant pas affectées par la métyrapone et les autres agents. Ceci indique que, contrairement à ce qui est généralement admis, le glucuronate 1-phosphate n'est pas un intermédiaire dans la formation de glucuronate à partir d'UDP-glucuronate et suggère que cette réaction consiste en une hydrolyse directe de l'UDP-glucuronate en UDP et glucuronate par une "UDP-glucuronidase". Cette activité enzymatique possède plusieurs propriétés similaires à celle catalysée par les UDP-glucuronosyltransférases (association avec la fraction microsomiale, stimulation par l'UDP-N-acétylglucosamine, sensibilité aux détergents) et l'observation qu'elle est inhibée par des substrats de la glucuronoconjugaison ...
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Citations
Linster, C. (2006). Mechanism and regulation of the formation of D-glucuronate, the precursor of vitamin C, in rat liver. https://hdl.handle.net/2078.5/112161