Transcript enzymologie

ENZYMOLOGIE
(PACES)
Pr S. Kamel
Faculté de pharmacie Amiens
Biologiste CHU Amiens
I - INTRODUCTION
3 caractéristiques pour une réaction chimique dans la matière vivante :
 Rapidité
Température peu élevée
 Spécificité
CATALYSEURS = PROTEINES = ENZYMES
Intérêt fondamental
Réactions du métabolisme
(régulation ++ : production de
métabolites)
Pharmacologie moléculaire
(inhibiteurs d’enzymes =
médicaments)
Alpha-galactosidase
- Site actif = ensemble d’ acides aminés (AA)
- Interaction substrat + AA (liaisons de faible énergie)
Rapprochement ++ des espèces moléculaires
Effet de voisinage (différence ++ avec la chimie : pas d’agitation moléculaire)
Equation de
Michaelis et Menten
Km
: affinité
Km
: affinité
Km est indépendant de la concentration d’enzyme
Unité de l'activité enzymatique
L'activité enzymatique d'une solution est le nombre de mole de substrat qu'elle
dégrade par seconde
Katal (Kat)
L'unité officielle de la mesure de l'activité enzymatique.
C'est la quantité d'enzyme qui catalyse la transformation d'une mole de substrat
par seconde
L'unité international (U.I)
unité très usuelle
C'est la quantité d'enzyme qui catalyse la transformation d'une mmole de
substrat par minute
1UI= 16nKat.
Dosage
La mesure de l'activité enzymatique d'une solution permet de doser une
enzyme. Il faut faire la mesure dans des conditions définies de pH, de
T°(souvent 37°), de [S], …)
Représentation de Lineweaver et Burk
pH optimal voisin de 7 (enzymes actives à pH acide ou alcalin)
mesure de l’activité d’une E dans des conditions définies de pH et de T°
III- Les Effecteurs d’Enzyme Michaeliens
1 – Définition
Molécule chimique qui par sa liaison avec l’enzyme (ligand) module la
vitesse de la réaction enzymatique :
- en l’accélérant = activateurs (ions divalents Zn++)
en
la
pharmacologiques)
ralentissant
=
inhibiteurs
(applications
2 – Cas de l’inhibition irréversible
E
+
I
E
I
Liaison covalente
- DFIP = gaz neurotoxique
- Autre ex : pénicilline (inhibiteur irréversible de la
transpeptidase bactérienne)
3-2 Inhibition non compétitive
Inhibiteurs non compétitifs ≠ analogue structural
3-3 Inhibition uncompétitive (anticompétitive)
Autres exemples d’inhibiteurs enzymatiques
- Acyclovir : inhibiteur de la thymidine kinase virale
- Pénicilline : inhibiteur de la transpeptidase bactérienne
- Statines : inhibiteur de l’HMG coA réductase =
hypocholestérolémiant
CoA
2 NADPH 2 NADP+ 2H+
AcétylCoA
- Membranes
- Acides
biliaires
...
AcétoacétylCoA
(HMG CoA)
réductase
Mévalonate
Hydroxyméthylglutaryl CoA
(HMG CoA)
Statine (lovostatine)
- Hormones
Stéroides
cholestérol
IV – Les enzymes allostériques
1 – Allostérie : définition
Ex : Myoglobine et hémoglobine ≠ Enzymes
Myoglobine (Mb) : - O2 dans le cytoplasme
- 1 chaîne polypeptidique (153 AA)
- 1 molécule d’héme
Hémoglobine (Hb) : - O2 dans le sang (GR)
- 4 chaînes polypeptidiques (tétramères)
2a et 2ß
- 4 molécules d’Hème (4 O2)
Courbe de saturation en O2 de la Mb et de l’Hb :
- Pour Mb : Hyperbole
- Pour Hb : Sigmoïdes
Interprétation :
Mb : 1 chaîne polypeptidique cinétique de saturation michaélienne
Hb : 4 chaînes polypeptidiques = oligomère (structure quaternaire)
Fixation d’une molécule d’O2 sur une sous unité entraîne une
modification conformationnelle d’une autre sous unité qui est alors
capable de fixer une autre molécule d’O2 : effet de coopérativité positive
= protéine allostérique (intérêt physiologique +++)
Allostérie : propriété de certaines protéines actives
oligomériques (transporteurs, canaux, pompes, enzymes…)
de changer de structure spatiale lorsqu’elles se lient à une
molécule de ligand (substrat ou effecteur), cette liaison se
traduisant par une modification d’activité.
Forme T (tendue)
Site actif impropre à la
fixation du substrat
Transition allostérique
Site actif permettant la
fixation du substrat
Forme R (relachée)
2 – La cinétique allostérique
3- Modèle d’interprétation
3-1 Modèle concerté de Monod, Wyman et Changeux
3-2 Modèle séquentiel de Koshland
4 – action des effecteurs allostériques
5 – Régulation des métabolismes in vivo par les
enzymes allostériques
5-1 Définitions
Métabolisme
:
ensemble
de
réactions
biochimiques permettant la synthèse ou la
dégradation d’un métabolite (substrat)
Catabolisme : voie métabolique conduisant à la
dégradation
d’un
métabolite
(glycolyse
:
dégradation du glucose)
Anabolisme : voie métabolique permettant la
biosynthèse d’un métabolite (glycogenèse :
synthèse du glycogène)
Biosynthèse de X ou dégradation de A
A
B
X
E1
D….
C
E2
E3
E4
Rétro-inihibition
(feedback négatif)
E1 = enzyme allostérique
X = métabolite terminal = inhibiteur allostérique
(régule sa propre biosynthèse)
Ex : régulation allostérique de la glycolyse
Glucose
glucose 6 P
Fructose 6 P
AMP
Fructose 1-6 Bi P
+
PFK
Phosphofructokinase
Pyruvate
Rétro-inhibition
Cycle de Krebs
production d’ATP++
[ATP]
[ATP]
glycolyse
(AMP
)
glycolyse
V – Coenzymes et groupes prosthétiques
VI – Applications générales des enzymes
1 - Dosage des activités enzymatiques : intérêt en pathologie
humaine
- Localisation cellulaire
LDH : lactate deshydrogénase
CPK : créatine phosphokinase
ASAT : aspartate aminotransférase
Localisation tissulaire : organospécificité
- Créatine phosphokinase (CPK) : muscle squelettique, cœur
- Lactate deshydrogénase (LDH) : foie, cœur
- Aspartate aminotransférase (ASAT) : foie, cœur
- Phopshatase alcaline (PAL) : foie, os, placenta
- Gamma glutamyl transférase : foie, rein
- Méthode en point final : transformation totale