Histidine 352 (His³⁵²) and tryptophan 355 (Trp³⁵⁵) are essential for flax UGT74S1 glucosylation activity toward secoisolariciresinol

Le sécoisolaricirésinol diglucoside (SDG), une lignane du lin, est un phytoestrogène naturel pour lequel on découvre un rôle positif en ce qui concerne les maladies métaboliques. Jusqu’à tout récemment, toutefois, on n’en savait que très peu sur la biosynthèse du SDG et des monoglucosides (SMG). Récemment, l’UGT74S1 a été identifié et caractérisé en tant qu’enzyme du lin glycosylant consécutivement le sécoisolaricirésinol (SECO) en SMG, puis en SDG lorsqu’elle est exprimée dans la levure. Toutefois, les acides aminés essentiels à l’activité de la glucosyltransférase de l’enzyme UGT74S1 étaient inconnus. Une modélisation et un « docking » structuraux tridimensionnels, une mutagénèse dirigée de cinq acides aminés dans le motif végétal du produit secondaire de la glycosyltransférase (PSPG) et des analyses de l’activité enzymatique ont été réalisés. L’UGT74S1 semblait avoir une structure similaire au modèle de l’UGT72B1 chez Arabidopsis thaliana. Le docking du ligand prédisait que la Ser357 et la Trp355 se lieraient aux groupes phosphate et hydroxyle de l’UDP-glucose, alors qu’il prédisait que la Cys335, la Gln377 et la Trp355 se lieraient au 7-OH, au 2-OCH3 et au 17-OCH3 du SECO. La mutagénèse dirigée de la Cys335, de la Gln377, de l’His352, de la Trp355 et de la Ser357, de même que les analyses de l’activité enzymatique ont révélé une modification de ces sites de liaison et une importante réduction de l’activité catalytique de la glucosyltransférase de l’UGT74S1 sur le SECO et l’UDP-glucose chez tous les mutants. Une abolition complète de l’activité de l’UGT74S1 a été observée lorsque l’Ala355 et la Gly355 étaient substituées par la Trp355, ou lorsque l’His352 était remplacée par l’Asp352; on a en outre observé une modification du profil des métabolites lorsqu’il y avait mutation de la Cys335Ala, de la Gln337Ala et de la Ser357Ala. La présente étude a fourni pour la première fois des preuves que la Trp355 et l’His352 sont essentielles pour l’activité de glycosylation de l’UGT74S1 sur le SECO, et laisse entrevoir une possibilité de production in vitro de SMG.