1. Les thiorédoxine réductases sont des flavoprotéines homodimères dont chaque monomère, fixant une molécule de thiorédoxine, contient (Crystal structure of the human thioredoxin reductase–thioredoxin complex 2011) :
Dimère de TrxR humain (vert et bleu)
complexé avec Trx (jaune et rose)
(Figure : vetopsy.fr d'après Harel et coll)
un domaine FAD, impliqué dans le transfert d’électrons.
un domaine NADPH, qui fournit les électrons nécessaires à la réduction,
un feuillet (β-sheet) antiparallèle à deux brins relie les deux sites pour faciliter le transfert d’électrons.
un site actif contenant une pont disulfure possédant une activité rédox.
2. Les TrxR des eucaryotes forment un pont disulfure particulier, i.e. séléniodisulfure (Cys-Se-), par la présence de la sélénocystéine, un des deux acides aminés dits " non standards ", l'autre étant la pyrrolysine.
a. La sélénocystéine (Sec, U) est un analogue sélénié de la cystéine qui entre dans la constitution de certaines enzymes de la classe des oxydoréductases appelées aussi sélénoprotéines.
Sa structure est similaire à la cystéine, mais avec un atome de sélénium (Se) à la place du soufre.
Le sélenium lui confère une meilleure nucléophilie, i.e. activité catalytique supérieure, et une meilleure stabilité redox.
b. Le codage de la sélénocystéine via le codon opale UGA, normalement un codon stop, mais réinterprété grâce à la présence d'une séquence d'insertion (élément SECIS, SElenoCysteine Insertion Structure).
Groupes prosthétiques de la TrxR
(Figure : vetopsy.fr d'après Nick R)
Remarque : dans l'autre classe de Trx, le pont disulfure est classique, i.e. Cys–S–S–Cys.
Mécanisme des TrxR
La TrxR est présente sous deux formes.
TrxR-S2 est la forme oxydée avec le pont disulfure.
TrxR-(SH)2 est la forme réduite, avec deux cystéines libres.
1. À partir de la forme complètement oxydée (TrxR-S2), la réaction commence par la réduction du sélénylsulfure en anion sélénolate (Se(-1)) avec des électrons reçus du NADPH via FAD.
En raison de la faible valeur pKa du sélénol, l’anion sélénolate est la forme prédominante dans des conditions physiologiques.
2. Un second transfert d’électrons à partir d’une deuxième molécule de NADPH réduit les liaisons thiol du site actif avec un résidu Cys stabilisé par une interaction avec le FAD.
Mécanisme de la TrxR chez l'homme
(Figure : vetopsy.fr d'après Ando et coll)
3. L’anion sélénolate attaque ensuite les liaisons disulfure de Trx et forme le sélénylsulfure enzyme-Trx.
4. Le sélénylsulfure enzyme-Trx est ensuite attaqué par le résidu Cys voisin pour régénérer le sélénylsulfure.
5. Ce sélénylsulfure est ensuite réduit par le thiolate du site actif de l’autre sous-unité.
