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Abstrait

Une mini revue sur certains aspects de la biochimie du micronutriment molybdène (VI), (Mo6+)

 Yahia Z Hamada*, Alana Antoine

Cette mini-revue aborde certains des aspects les plus importants de la biochimie du métal de transition de deuxième rang, le micronutriment, le molybdène (VI) (Mo6+). Le molybdène peut exister dans des complexes métalliques dans une variété d'états d'oxydation allant de l'état d'oxydation métallique de 0 à la forme la plus oxydée de +6. À ce jour, on pense que le molybdène est absorbé par les cellules vivantes sous forme d'anion molybdate [MoO4]2-. Il n'y a pas beaucoup de revues dans la littérature qui couvrent le sujet actuel. Il existe au total environ 50 enzymes/protéines contenant du Mo. Parallèlement à la revue détaillée de la littérature, nous présentons également les réactions du Mo6+ aqueux avec le ligand organique acide malique (MA). Il est apparu que la réaction du Mo6+ avec le MA dans des solutions aqueuses à 25°C dans une force ionique de 0,1 M (NaNO3) formait un mélange réactionnel qui libérait un grand nombre d'ions hydrogène, ou protons (H+) ; 17 H+ pour être exact. Cette observation n'est pas surprenante pour un comportement aussi complexe d'un ion métallique aussi complexe dans des solutions aqueuses. Cette mini-revue est une contribution pour célébrer le 85e anniversaire du professeur Mostafa El-Sayed; au département de chimie du Georgia Institute of Technology, Atlanta, Géorgie, États-Unis. Parmi tous les micronutriments, le molybdène possède des caractères très uniques. C'est le seul métal de transition de deuxième rangée qui a une activité biologique tangible, il existe dans une grande variété d'états d'oxydation (allant de 0 à +6) et c'est un cofacteur requis pour au moins quatre douzaines d'enzymes. Il existe un nombre limité de revues ou de mini-revues qui ont paru avec la biologie/biochimie du molybdène à l'esprit, en particulier dans les solutions aqueuses. Cependant, la revue méticuleuse et approfondie de 75 pages de Hille et al. est une excellente référence pour la biochimie du molybdène dont ils ont cité 536 autres articles de recherche liés au biomolybdène. Nous avons mené des recherches approfondies dans la littérature pour préparer cette mini-revue et avons découvert les trois faits suivants : (1) Peu d'articles de recherche traitaient de la réaction du Mo6+ et des solutions aqueuses ; (2) La chimie du molybdène est extrêmement complexe ; et (3) Il y a des milliards d'années, la nature a compris le caractère unique de la biochimie du molybdène que les scientifiques n'ont reconnu que récemment. Il convient de noter qu'il existe au total 44 revues dans tous les domaines de publication de l'ACS, qui publient des milliers d'articles de recherche et de revues chaque mois. Il existe au moins quatre douzaines d'enzymes et/ou de protéines contenant du molybdène (molybdoenzymes) connues ; la nitrogène étant la plus connue d'entre elles dans le public de la biologie et de la chimie. Ici, nous allons citer une douzaine d'exemples de ces molybdo-enzymes connues : (1) Nitrogénase, (2) Nitrate Réductase, (3) Xanthine Oxidase ou Xanthine Déshydrogénase, (4) Pyrimidine Oxidase/Aldéhyde Oxidase, (5) Triméthylamine Oxyde Réductase, (6) Formate Déshydrogénase (7) Monoxyde De Carbone Oxoreductase/Monoxyde De Carbone Déshydrogénase, (8) Pyridoxal Oxidase, (9) Sulfite Oxidase,(10) Biotine sulfoxyde réductase, (11) Diméthyl sulfoxyde réductase et (12) Tétrathionite réductase. Le tableau 1 répertorie toutes ces enzymes. Certaines de ces enzymes contenant du molybdène ont été isolées à partir de bactéries (en particulier de cyanobactéries), de champignons, de levures, de plantes ou de mammifères. Pour plus de détails, reportez-vous aux références 1 à 3 et aux 694 références qui y sont mentionnées. Cette mini-revue actuelle se concentrera sur la discussion des enzymes contenant du molybdène « nitrogène ». Les revues détaillées et les plus fiables des molybdoenzymes par les chercheurs ont souligné que le mode de liaison bi-dentate des polycarboxylates monohydroxylés, qu'il soit sous forme de citrate ou d'homocitrate, est le mode de liaison dominant. Ici, nous soulignons que le complexe formé de Mo6+ avec l'acide malique a libéré un réseau de 17 équivalents protoniques qui ne peut être expliqué que par la liaison du malate de manière bi-dentate ou tridentate (le titrage potentiométrique ne fournit pas cette information). La stoechiométrie donnée dans l'équilibre montré dans l'équation (1) n'est expliquée que par la formation d'un mélange des deux complexes molybdène-malate proposés représentés, c'est-à-dire [MoO2(H-1MA)(OH)2]3- + [MoO2(H-1MA)2]4-. Ce mélange des deux complexes a libéré un réseau de 17 H+. Il est à noter que ces deux complexes sont cohérents avec ceux identifiés par d'autres. Mots-clés : Solutions aqueuses ; Enzymes contenant du molybdène ; Acide malique ; Mo6