Relation entre la vitamine C oxydée (DHA) et l’homocystéine thiolactone

Abstract

L’homocystéine thiolactone (HcyTL) est un métabolite de l’homocystéine (HcySH) qui survient lors d’une erreur métabolique de l’enzyme méthionyl-ARNt synthétase sélectionnant la méthionine à la place l’HcySH. La formation et présence d’HcyTL dans le milieu biologique induit la modification des peptides et/ ou des protéines par le biais de l’amine epsilon de lysine appelée N-homocystéinylation. Cette modification fait partie des modifications post-traductionnelle. Le taux d’HcyTL augmente dans l’organisme à la suite des déficiences enzymatiques ou nutritionnelles et surtout lors d’une hyperhomocystéinémie qui est connue comme marqueur de stress oxydatif induisant plusieurs pathologies. Il a été suggéré que la modification des protéines par l'HcySH se fait par deux mécanismes distincts, à savoir la modification S- et N-homocystéinylation. Cette dernière correspond à une modification par HcyTL, pourrait jouer un rôle dans diverses maladies. La vitamine C est un antioxydant puissant pouvant se présenter sous diverses formes oxydées, entre autres la forme ionisée ascorbate (AA). Celle-ci joue parmi plusieurs de ses fonctions importantes un rôle crucial dans la prévention du stress oxydatif. Dans ce mécanisme, l'AA est oxydé en acide déhydroascorbique (DHA) qui, s'il n'est pas rapidement réduit en AA, peut se dégrader en produits de décomposition réactifs envers les carbonyles. Dans le présent travail, deux nouveaux produits réactifs de dégradation du DHA ont été provisoirement identifiés. Il a aussi été démontré que le DHA réagissait avec HcyTL formant un autre conjugué réactif (DHA-HcyTL) pour le résidu cystéinyle. La masse précise de DHA-HcyTL est 291,0414 Da et sa composition élémentaire :C10H13NO7S. La réaction entre le DHA et l’HcyTL explique pourquoi le DHA empêche efficacement la N-homocystéinylation spontanée des peptides et des protéines, testée dans cette étude. De plus, comme démontrée par spectrométrie de masse, l’α-lactalbumine, le cytochrome c, l’insuline et l’hémoglobine ont été modifié par l’HcyTL ou l’HcyTL-HcySH ou le DHA-HcyTL. Cependant le DHA empêchait N-homocystéinylation en formant le conjugué DHA-HcyTL, mais il favorise la S-alkylation, couplant potentiellement le facteur de stress oxydatif /DHA au mécanisme de S-homocystéinylation des peptides et protéines. Le mécanisme par lequel le DHA empêche la N-homocystéinylation est la formation d'un conjugué DHA-HcyTL capable de modifier les thiolates de cystéine. Néanmoins, la signification de cette modification reste à étudier.

Abstract : Homocysteine thiolactone (HcyTL) is a metabolite of homocysteine (HcySH) that occurs during a metabolic error of the enzyme methionyl-tRNA synthetase mistakenly selecting methionine instead of HcySH. Thus, the formation and presence of HcyTL in the biological medium induces the modification of peptides and / or proteins through the epsilon amine of lysine called N-homocysteinylation. This modification is part of the post-translational modifications. The level of HcyTL increases in the body following enzymatic or nutritional deficiencies and especially during hyperhomocysteinemia which is known as a marker of oxidative stress inducing several pathologies. It has been suggested that modification of proteins by HcySH is due to two distinct mechanisms, namely S- and N-homocysteinylation modification. The latter corresponds to a modification by HcyTL, could play a role in various diseases. Vitamin C is a powerful antioxidant that can be found in various oxidized forms, including the ionized ascorbate (AA) form. Among several of its important functions, AA plays a crucial role in the prevention of oxidative stress. In this mechanism, AA is oxidized to dehydroascorbic acid (DHA) which, if not rapidly reduced to AA, can degrade into carbonyl reactive decomposition products. In the present work, two new reactive degradation products of DHA were tentatively identified. DHA has also been shown to react with HcyTL forming another reactive conjugate (DHA-HcyTL) for the cysteinyl residue. The precise mass of DHA-HcyTL is 291.0414 Da and the elemental composition: C10H13NO7S. The reaction between DHA and HcyTL explains why DHA effectively prevents spontaneous N-homocysteinylation of peptides and proteins, tested in this study. In this addition, as demonstrated by mass spectrometry of α-lactalbumin, cytochrome c, insulin and hemoglobin were modified by HcyTL or HcyTL-HcySH or DHA-HcyTL. However, DHA prevented N-homocysteinylation by forming the DHA-HcyTL conjugate, but it promotes S-alkylation, potentially coupling the oxidative stress factor / DHA to the S-homocysteinylation mechanism of peptides and proteins. The mechanism by which DHA prevents N-homocysteinylation is the formation of a DHA-HcyTL conjugate capable of modifying cysteine thiolates. However, the signification of this modification remains to be inverstigated.