Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2004. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains xi, 124 p. : ill. (some col.). Vita. Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 111-121).

Thesis (M.S.)--West Virginia University, 2003. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains vi, 42 p. : ill. Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 35-42).

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1996. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [59]-65).

Thesis (Ph. D.)--West Virginia University, 2010. / Title from document title page. Document formatted into pages; contains vii, 105 p. : ill. (some col.). Includes abstract. Includes bibliographical references (p. 92-105).

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2005. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 174-185).

Thesis (M.S.)--University of Missouri-Columbia, 2005. / "December 2005" The entire dissertation/thesis text is included in the research.pdf file; the official abstract appears in the short.pdf file (which also appears in the research.pdf); a non-technical general description, or public abstract, appears in the public.pdf file. Vita. Includes bibliographical references.

Notre objectif était d’identifier des cytochromes P450 capables d’oxygéner des mono et sesquiterpènes, pour produire des molécules aux propriétés organoleptiques intéressantes labellisés « naturelles » par l’industrie des arômes et du parfum.Nous avons identifié 7 couples P450-substrat catalysant une conversion in vitro supérieure ≥ 45 % et/ou formant un produit attendu. Les quantités de produit obtenu par bioconversion dans la levure restent insuffisantes pour un procédé industriel. Les facteurs limitants ont été identifiés dans le cas du valencène comme : 1) la toxicité induite par les produits, 2) l’accumulation du β-nootkatol dans les membranes, 3) l’inhibition de l’enzyme par les produits réactionnels. Trois cytochromes P450 d’Arabidopsis thaliana impliqués dans le métabolisme indolique oxydent activement le limonène. Ils s’expriment dans les inflorescences et constituent le premier exemple de P450s suceptibles de participer à deux voies métaboliques indépendantes chez les plantes. / Our aim was to identify cytochromes P450 catalyzing hydroxylation of mono-and sesquiterpenes to produce functionalized "natural" compounds with interesting organoleptic properties for the flavor and fragrance industry. We identified 7 P450-substrate pairs showing . 45 % in vitro conversion and/or forming an expected product. The amounts of products resulting from yeast bioconversion were however too low for implementation of an industrial process. Factors limiting the nootkatone production from the P450-dependent bioconversion of valencene were identified : 1) toxicity for yeast of the ƒÀ-nootkatol and nootkatone products, 2) ƒÀ-nootkatol accumulation in endomembranes, 3) products inhibition of valencene hydroxylation. Three previously characterized P450s from Arabidopsis thaliana in indolic metabolism were shown to actively oxidize limonene. They are expressed in inflorescences and may provide the first demonstrated case of multifunctional P450s involved in independent plant pathways.

Mixed-function oxygenase systém (MFO systém) plays a vital role in the metabolism of a variety of both endogenous substrates and xenobiotics. This membrane systém consists of cytochrome P450s, NADPH:cytochrome P450 oxidoreductase (POR), cytochrome b5 and NADH:cytochrome b5 oxidoreductase (b5R). Cytochrome P450 catalyzes a monooxygenation of a substrate, while POR and cytochrome b5 represent its redox partners. Cytochrome b5, itself having a redox partner in b5R, effects the reactions catalyzed by the MFO system in various ways, through mechanisms that are not fully understood. This paper focuses on the purification of b5R and POR from rabbit liver. The microsomal fraction obtained by differential centrifugation contained 42 mg of protein per ml. From a portion of the microsomal fraction, b5R was obtained using chromatography on DEAE-Sepharose, CM-Sepharose and 5'-ADP agarose columns. The yield was 0,3 % of ferricynide-reductase activity and the product contained several contaminants in the molecular weight range of 50-70 kDa. A second purification of b5R from the microsomal fraction was carried out using a column of DEAE-Sepharose directly connected to a 5'-ADP agarose column. The b5R product was purified with a yield of 10,9 % and it once again contained several contaminants in the molecular...

Les cytochromes P450s (CYPs) sont des hémoprotéines intervenant dans la fonction de détoxication cellulaire. Le site actif des CYPs est enfoui dans la protéine, mais accessible aux ligands par des canaux. A l'aide d'une méthode récente basée sur la triangulation de Delaunay de la protéine, et implémentée dans le logiciel CCCPP, nous avons modélisé géométriquement ces canaux pour plusieurs isoformes humaines, dont le 3A4, présent au niveau du foie humain et responsable de la métabolisation d'un nombre important de médicaments, afin de constituer un filtre stérique destiné au criblage virtuel rapide de chimiothèques. Cette approche nous a permis d'obtenir des informations sur les mécanismes d'ouverture et de fermeture des canaux, permettant d'expliquer comment des ligands volumineux peuvent accéder au site actif. Ces résultats confirment et étendent ceux de la littérature, et peuvent contribuer à l'élaboration de médicaments nouveaux ou ayant moins d'effets secondaires. / The cytochromes P450s (CYPs) are hemoproteins involved in the cellular detoxification function. The CYPs active site is buried inside the protein, but it can be accessed by the ligands through channels. With a recent method based upon the Delaunay triangulation of the protein, and implemented in the CCCPP software, we modelized geometrically these channels for several human isoforms, including the 3A4, located in the human liver and responsible of the metabolization of an important number of drugs, in order to build a sterical filter devoted to high throughput virtual screening of chemical libraries. This approach let us to get information on mechanisms of opening and closing of the channels, allowing to explain how large ligands can access to the active site. These results are in agreement and extend those found in the literature, and can contribute to the design of new drugs or of drugs having less side effects.

Afin de s'adapter à son environnement chimique, l'organisme a développé au cours de l'évolution des systèmes enzymatiques capables de transformer de nombreuses molécules étrangères ou xénobiotiques (médicaments, composés toxiques, carcinogènes...), le plus souvent de nature hydrophobe, en métabolites suffisamment hydrophiles pour être plus facilement excrétés par voie urinaire et/ou biliaire. Certaines de ces enzymes sont également impliquées dans des processus cataboliques ou de biosynthèses de composés endogènes (acides gras, rétinoïdes, stéroïdes, prostaglandines…). Ces enzymes jouent ainsi un rôle fondamental à la fois dans la défense de l'organisme face à son environnement chimique et dans des processus physiologiques essentiels. On comprend dès lors que s'il existe, chez certains individus, des anomalies de séquence ou de structure des gènes codant pour ces enzymes, une partie de la population présentera une susceptibilité particulière à certaines molécules de l'environnement, voire des dysfonctionnements de certaines réactions biologiques indispensables. Les travaux de cette thèse s'inscrivent dans cette démarche. Dans un premier temps, ils ont consisté à évaluer la nature et l'étendue de la variabilité de la séquence nucléotidique de trois gènes codants pour les enzymes CYP4A11, CYP4A22 et la Glycine N-acyltransférase (GLYAT). Dans un deuxième temps, les analyses fonctionnelles des variations de séquence identifiées ont été abordées par des approches in silico et in vitro. Les cytochromes P450 CYP4A11 et CYP4A22, participent à la biotransformation de composés endogènes et sont impliqués plus particulièrement dans la voie d’activation de l’acide arachidonique. Des travaux récents suggèrent que des anomalies génétiques de ces enzymes constituent des facteurs de susceptibilité à l’hypertension artérielle chez l’homme. Nous avons ainsi analysé les variations de séquence du gène CYP4A11 et CYP4A22 dans des échantillons d'ADN provenant de volontaires sains. Au total, 26 polymorphismes ont été identifiés et 5 nouveaux CYP4A* allèles ont été caractérisés pour chaque isoforme CYP4A. Les structures 3D des protéines CYP4A ont été construites et validées pour l’analyse de l’impact des mutations identifiées. Bien que des travaux supplémentaires soient nécessaires pour confirmer le lien entre le polymorphisme génétique du CYP4A11 et du CYP4A22 et l’hypertension artérielle, ce travail représente la première description et caractérisation du polymorphisme génétique des isoformes CYP4A dans une population Française. De plus, nous avons mise en évidence une variabilité interethnique de ce polymorphisme génétique dans différentes populations testées. La glycine N-acyltransférase ou GLYAT est une enzyme impliquée dans la détoxication de xénobiotiques contenant un groupement carboxylique par conjugaison d’un résidu de glycine. Sept variations de séquence de la GLYAT ont été identifiées et quatre nouveaux GLYAT* allèles ont été caractérisés. La localisation des certaines mutations dans des structures secondaires très conservées de la protéine suggère un impact sur l’activité catalytique de cette enzyme. Bien que les conséquences cliniques potentielles de ces variations restent encore à étudier, ces résultats seront utiles pour de futures études d’association de ce polymorphisme génétique de la GLYAT avec les altérations de détoxications de xénobiotiques contenant un groupement carboxylique comme l’aspirine, certains pesticides ou le toluène. / Through evolution, in order to adapt to its chemical environment, the human organism has developed enzymatic systems that can transform exogenous molecules or xenobiotic (drugs, toxins, carcinogens…), generally of hydrophobic nature, in metabolites more easily excretable via urinary or biliary tract. Some of these enzymes are also involved in catabolic processes or in the biosynthesis of endogenous compounds (fatty acids, retinoids, steroids, prostaglandins…). These enzymes thus play a major role in the protective response of the body toward chemicals and in essential physiological processes. The existence of anomalies in the sequence or structure of the genes encoding these enzymes can expose carriers of these anomalies to particular susceptibility toward xenobiotics or to impairment of essential biological reactions. In a first step, we investigated the nature and extent of the sequence variability of three genes coding for the enzymes CYP4A11, CYP4A22 and Glycine N-acyltransferase (GLYAT). In a second step, functional analyses of sequence variations were carried out, by in silico and in vitro experiments. The CYP4A11 and CYP4A22 genes are the only members of the human CYP4A subfamily. The activity of the recently identified CYP4A22 isoform is still unknown, but the CYP4A11 isoform is know as a ω-hydroxylase of the arachidonic acid, which converted into 20-hydroxyeicosatetraenoic acid (20-HETE). Several studies have shown that genetic anomalies of CYP4A are likely to contribute for susceptibility to hypertension in humans. We analyzed the sequence variations of the CYP4A11 and CYP4A22 genes in genomic DNA samples of healthy volunteers. A total of 26 polymorphisms were identified and 5 novel CYP4A* alleles were characterized for each CYP4A gene. The CYP4A 3D models were built and validated to analyse the potential impact of sequence variations identified. This work represents the first description and characterisation of genetic polymorphism of the human CYP4A genes in a French population. The glycine N-acyltranferase or GLYAT plays an important role in the detoxification of xenobiotics containing a carboxylic group via conjugation with a glycine residue. Seven sequence variations of the GLYAT gene were identified and four novel GLYAT* alleles were characterized. Localisation of missense mutations in predicted secondary structures suggest that these variants might have a potential role on the GLYAT protein activity. These results could be helpful in investigating the potential association of GLYAT variants with an incidence of reduced efficiency in xenobiotic carboxylic acids detoxification in humans, such as acetylsalicylic acid, pesticides, and solvents (Toluene).