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Biochimie-Génétique Humaine: Analyse d’articles Réalisé par: Encadré par: TILIRINE Khalid BEN ALLA Safa M. Mohamed BAAZIZ. BOUTASKNIT Abderrahim Isolation et caractérisation de la glucocérébrosidase à partir du tissu placentaire humain UCAM-FSSM Master Biologie Environnement et Santé Département du Biochimie 2014/2015

Isolation and characterization of the glucocerebrosidase from human placental tissue

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Page 1: Isolation and characterization of the glucocerebrosidase from human placental tissue

Biochimie-Génétique Humaine: Analyse d’articles Réalisé par: Encadré par:

TILIRINE Khalid BEN ALLA Safa M. Mohamed BAAZIZ.

BOUTASKNIT Abderrahim

Isolation et caractérisation de la

glucocérébrosidase à partir du tissu

placentaire humain

UCAM-FSSMMaster Biologie Environnement et Santé

Département du Biochimie 2014/2015

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Introduction

I/ Matériel et Méthodes

II/ Résultats

III/Discussion

Conclusion & perspectives

Plan du travail

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* La β-glucocérébrosidase encore appelée glucosylcéramidase,

Acide β-glucosidase , et D-glucosyl-N-acylsphingosine

glucohydrolase, est une hydrolase qui catalyse le clivage de la

liaison entre l'unité céramide et le résidus de glucose d'un

glucocérébroside.

* Elle se trouve dans les lysosomes

* responsable de la dégradation d’un lipide, le glucocérébroside

(ou glucosylcéramide).

* La masse = 59,7 kDa.

* Les mutations de cette enzyme provoquent une maladie

lysosomale caractérisée par l'accumulation de glucocérébrosides

dans les lysosomes maladie de Gaucher

La Glucocérébrosidase?

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La Maladie de Gaucher

Un déficit en GCase (diminution de la qualité et/ou de la quantité de la protéine)accumulation de glucocérébroside normalement éliminés ou recyclés par l’organisme (surcharge lysosomale).

La maladie classée en trois types ayant des différences en terme d’âge d’apparition et de gravité : {I (95 sur100 cas) II et III}

Symptomatologie:Une sensation de fatigueune augmentation de volume du ventre,des douleurs des os et des saignements du nezdes gencives ainsi que des bleus (hématomes) qui apparaissent en l’absence

de traumatisme.

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Objectifs de l’étude

l'isolement de la glucocérébrosidase à partir de tissu placentaire

des patients atteints par la maladie de Gaucher.

la purification de la glucocérébrosidase à partir de cette source

humaine

Indiquer certaines propriétés catalytiques et physiques de la GC

ase purifiée.

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D[1-14C]Glucocérebroside synthétisé.

Glucosyl [1-14C] sphingosine préparé à partir de la glucocérébrosidase marquée.

Taurochlorate de sodium et dithiothreitol

Séphadex G-200 et et séphadex-CM (pharmacia fine chemicals Inc)

La Cellexe-P (consiste à une cellulose phosphate).

Tissus placentaires atteints de Gaucher (1.7 kg).

Solutions et tampons organiques (ethanol, méthanol, 4,dinitro-benzène 1%, … ).

Les procédures expérimentales:

# Matériel :

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# Techniques

La chromatographie sur couche mince:

* Utilisation de 1-Butanol-acide acétique et de l’eauun seul point avec 0,6RF

* Le composé a été dissout à 162°.* Les placentas humains frais ont été immédiatement placées dans la glace, délivrées et conservées à 0° jusqu’à ce qu’ils seront traités.

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L’analyse de l’activité enzymatique :

- L’activité de GCase a été déterminée par incubation de l’enzyme dans 0.2 ml de solution de tampon phosphate de potassium 75 mM. PH 6,4 avec 0,12% de Cutscum (détergent non ionique utilisé pour solubiliser) + taurocholate de sodium+glucocérébroside. - Après incubation à 37° pendant 1h, la réacation a été freinée par l’ajout d’1ml de la solution du sérum humain de l’albumine dans l’eau (10 mg/ml w/v) et 0.1 ml de la solution de l’acide acétique et du taurocholate.- Le [1-14C] Glucose clivé par l'enzyme était récupéré et sa radioactivité a été déterminée.- La protéine a été déterminée par la méthode de Lowry et al.

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La  purification de la GC

Pour l’extraction, Les Placentas frais réfrigérés ont été libérés du sang fixé par rinçage avec de l’eau distillée froide.

Le tissu placentaire doux est passé à travers un hachoir à viande Broyage, et mise en suspension dans 2 volumes (W / v) d'eau distillée. Agitation pendant 1 heure à 4° Centrifugation à 10 000 x g pendant 20 min. Décantation et mise en suspension de la matière sédimentée. homogénéisation dans un mélangeur Waring pendant 1 min à 4° La matière homogénéisée a été centrifugée à 10 000 x g pendant 25 min

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Fractionnement solide du sulfate d’ammonium 

247 g/l de sulfate d’ammonium + l'extrait d'enzyme sous agitation. Centrifugation à 10 000 x g pendant 30 min.

Élimination du matériel sédimenté +ajout du 70,25g/l de sulfate d'ammonium.

Après 1h d’agitation et centrifugation apparition d’un film sur la surface du liquide (Il contient la majeure partie de l'activité de la GC ase).

Écumassions et mise en suspension dans le tampon citrate-phosphate (pH6).

Dialyse pendant 24h

Centrifugation à 40 000 X g pendant 30 min

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La filtration sur gel- chromatographie échangeuse d’ions 250 ml de la solution posés sur une colonne (9 x 55 cm) de Sephadex G-200 équilibrée par Citrate-P.L’élution de la GCase à partir de la colonne avec 2 litres d'un gradient linéaire de NaCl allant de 0 à 500 mM les fractions ont été rassemblées et appliquées à une colonne (4 x 50 cm) de CM-sephadex A-25.Quand la [NaCl]=250 mM Apparition de l’enzyme Les fractions enzymatiques sont dialysées à pH 5.L’échantillon est placé sur une colonne (2,5 x 50 cm) de Cellex-P. Élution avec 1L de NaCl (0 à 500mM).Dialyse et Chromatographie à nouveau deux fois sur des colonnes (2 x 20 cm) de CM-Sephadex .Dans toutes les étapes de chromatographie l'enzyme a été élué comme un seul pic symétrique à partir de laquelle la majorité de l'enzyme dans des fractions les plus actives ont été rassemblées pour les étapes ultérieures

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RésultatsTable I: Effet du détergent sur l'extraction des glucocérébrosidase de placenta humain

Le taurocholate de sodium a été nécessaire pour l'extraction efficace de l’enzyme.Cutscum n’était pas nécessaire pour l'extraction mais nécessaire dans les étapes de fractionnement

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Résultats

FIG. 1. Gel de filtration a été réalisée sur des colonnes (1,6 X 84 cm) de Sephadex G-200

Le profil d'élution est hétérogène

Le profil d'élution est homogène

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Résultats

Tableau II: La purification de la glucocérébrosidase à partir de placenta humain

La récupération de la glucocérébrosidase purifiée à la présente procédure d'ensemble en moyenne d'environ 5% de l'activité de départ.

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Résultats

FIG. 2: profils protéiques obtenus par électrophorèse sur gel de dodécyl sulfate de sodium.

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Résultats

FIG. 3 : Estimation de la masse moléculaire de la glucocérébrosidase par électrophorèse sur gel de dodécyl sulfate de sodium

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RésultatsTableau III: Activité de divers enzymes hydrolytiques dans l'extrait placentaire non

fractionnée et en préparation de la glucocérébrosidase hautement purifiée

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RésultatsTableau IV: Rapport entre l'activité de la glucocérébrosidase et l’activité 4-méthylumbelliféryl-β-D-glucosidase à différents stades de purification

Le rapport de l'activité catalytique au lipide naturel augmenté à travers les étapes de purification

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RésultatsTableau V: L'hydrolyse de divers substrats par glucocérébrosidase purifiée

de placenta

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Fig. 6: Inhibition de l'hydrolyse du (1-14C) glucocérébrosidepar p-aminophényl-β-D-glucopyranoside.

Résultats

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Discussion *Les critères de l’homogénéité indiquent que la

préparation ainsi obtenu dans cette recherche est hautement purifier.*Le produit final est enrichi 4100 fois plus qu’un

extrait de placenta non fractionnée*L’extrait brute de placenta est non contaminé par 14

enzymes lysosomale.*Une seule bande de GCase apparait sur gel de dodycil

sulfat.

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*Les détergents sont nécessaire pour l’extraction enzymatique et la résolution chromatographique.* le glycérol et le dithiothréitol maintenu la stabilité de

l’enzyme.*La taille moléculaire de l'enzyme varie

considérablement en fonction de la méthode d'extraction et de l'état de pureté.

Discussion

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Le rendement de l’enzyme purifier par les techniques ainsi utilisée était faible (5%).

Pour un isolement d’enzyme plus efficace, une nouvelle technique était mis en évidence.

les perspectives d'études de remplacement d'enzyme nécessitera des méthodes plus pratiques et efficaces d'isolement.

Étant donné que la Chromatographie d'affinité a été appliquée avec succès pour l'isolement de β-galactosidase.

Discussion

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*Des études sont actuellement en cours dans l'espérons d’obtenir l’enzyme pure sous une forme et en quantités appropriées pour évaluer l'efficacité de la thérapie de remplacement de la maladie de Gaucher.*La thérapie de remplacement enzymatique

permettra d’évité un bon nombre des risques et des complications rencontrées actuellement dans la transplantation d'organes.

Discussion

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*Traitement substitutifPar La béta-glucocérébrosidaseL’enzyme de synthèse ayant obtenu l’autorisation

de mise sur marché est l’imiglucréase (CérézymeR). Produit par culture de cellule de mammifères CHO.

Sous le traitement substitutif une amélioration clinique apparait après 3 à 6 mois.

Le traitement substitutif reste actuellement le traitement de référence et doit être proposé en premier intention.

Discussion

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*Traitement par réduction de substrat

Miglustat, administré par voie orale, est utilisé en deuxième intention dans la MG de type 1 en cas d’impossibilité d’utiliser le traitement enzymatique substitutif.

Discussion

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Le disfonctionnement de certaine enzymes mènent à des maladies métabolique plus ou mois grave, que ce soit les maladies génétique du métabolisme des glucides ou celle touchant le métabolisme des lipides ou les maladies touchant les mitochondries.La purification et la caractérisation des enzymes mise en jeux par des techniques plus sophistiquées permet de connaitre leurs structures et les propriétés catalytiques.

Thérapie enzymatique

Conclusion

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MERCI Pour

votre attention!