A new bacterial dehydrogenase oxidizing the lignin model compound guaiacylglycerol β- O-4-guaiacyl ether

Un composé modèle de la lignine, dont le nom simplifié est gaïacylglycerol β-gaïacyl éther (GGE), contient la liaison éther β-0-4 commune dans la structure chimique de la lignine. Un Pseudomonas sp. (GU5) a été isoleé comme germe capable de se développer sur le GGE comme seule source de carbone et d'énergie. Après croissance sur vanillate, les bactéries contenaient une déshydrogénase spécifique du NAD + transformant le GGE en un produit présentant un maximum d'absorption à 355 nm. L'enzyme, désignée par GGE-déshydrogénase, a été purifiée environ 160 fois par chromatographie sur gel, échange d'ions sur DEAE-Sephadex et chromatographie d'affinité sur colorant. La nouvelle protéine avait une taille apparente d'environ 52 kDa, ne comportant qu'une seule chaine polypeptidique après dénaturation réductrice. Le produit d'oxydation du GGE (K m = 12 μM) a été identifié selon des critèrs multiples comme la cétone conjuguée correspondante au carbone a de la chaîne latérale en C 3. La fonction alcool secondaire du GGE était apparemment le seul point d'attaque de l'enzyme, mais la conversion du GGE en cétone ne dépassait pas 50 %, sans doute à la suite du choi exercé par l'enzyme sur l'un des énantiomères a. Or en sens inverse la cétone (K m = 13 μM à pH 8.4, 8 μM à pH 7) pouvait être complètement réduite en présence de NADH comme réducteur, qu'elle soit obtenue par synthèse ou par oxydation enzymatique préalable du GGE, comme indiqué à nouveau par les spectres UV et RMN. D'autres substances modèles dépourvues de fonction alcool primaire, de liaison éther ou de fonction phénol, se comportaient aussi comme substrats de l'enzyme, confirmant la spécificité de la GGE-déshydrogénase pour la position α-carbonée. La conjugaison de la cétone a avec un noyau phénolique perturbait fortement la constante d'équilibre et le potentiel d'oxydo-réduction du système avec le pH; l'enzyme présentait deux optima extrêmement différents en fonction du pH, selon qu'elle oxydait le GGE (au-dessus de 9) ou réduisait la cétone (moins de 7). L'examen des équilibres a montré que le potentiel du couple cétone/GGE était -0.37 volt, s'élevant à -0.23 volt à pH 7 (30°C). A la lumière de ses propriétés, le rôle possible de cette déshydrogénase dans le contexte général de la bio-dégradation de la lignine fait l'objet d'une discussion. A lignin model compound, named in short guaiagylglycerol β-guaiacyl ether (GGE), contains the β-0-4 ether linkage that is common in the chemical structure of lignin. A Ps