LES ENZYMES : STRUCTURE ET FONCTION

GENERALITES

Les enzymes sont des catalyseurs biologiques qui accélèrent les réactions métaboliques d’un organisme vivant. Elles résultent, au moins en ce qui concerne leur partie protéique, d’une synthèse des protéines au niveau cellulaire. Il y’a au moins une enzyme différente par réaction catalysée, ce qui représente des milliers d’enzymes par organisme. Les enzymes sont réparties sur des organites cellulaires différents et peuvent, ainsi, être qualifiées de « enzymes marqueurs ». On cite comme exemples :
* La cytochrome C oxydase dans la membrane interne mitochondriale. * La lactate déshydrogénase dans la fraction cytoplasmique soluble.
Selon leur localisation in vivo, les enzymes peuvent être groupées en :
* Enzymes extracellulaires (ou exoenzymes) : elles sont synthétisées à l’intérieur de la cellule, puis sécrétées dans l’espace extracellulaire. * Enzymes intracellulaires : elles sont synthétisées et utilisées entièrement à l’intérieur de la cellule où elles sont généralement liées à des particules subcellulaires ou membranes intracellulaires rendant leur extraction plus difficile.
L’extraction et la purification des enzymes restent liées aux techniques de séparation utilisées. Ainsi, dans une dizaine d’années environ et grâce à la chromatographie d’affinité, le nombre d’enzymes isolées est passé de 1300 en 1968 à plus de 2000 enzymes en 1980 et continu d’augmenter (voir Tableau évolutif).

STRUCTURE FONCTIONNELLE DES ENZYMES

Les mécanismes par lesquels se forme une chaîne polypeptidique à partir de l’information contenue dans le DNA, sont bien connus : les acides aminés sont additionnés depuis l’extrémité N-terminale jusqu’à l’extrémité C-terminale de la chaîne. Cependant les événements post traductionnels, c’est à dire le repliement de la chaîne naissante pour donner la structure tridimensionnelle d’une protéine active, ne sont pas encore élucidés. Cette dernière structure est la structure fonctionnelle des protéines dont les enzymes. Pour les protéines oligomériques se superpose encore un autre événement correspondant à l’association en sous-unités. Cette structure permet les derniers ajustements conformationnels nécessaires à l’expression de l’activité enzymatique. Remarque : Des événements post transcriptionnels, décrits sous le  » processus RNA editing », sont récemment mis en évidence. Ils consistent aux changements des bases C par U au niveau du RNA. Les mRNA non édités peuvent donner des protéines non fonctionnelles.

STRUCTURE QUATERNAIRE. NOTION D’ISOENZYMES.

Les isoenzymes ou isozymes ( اه از ) correspondent à différentes formes d’une même enzyme, catalysant la même réaction, mais dont les propriétés physico-chimiques (charge électrique, taille,…) sont différentes. La révélation des isoenzymes est faite après électrophorèse sur gel d’amidon ou de polyacrylamide. On obtient un zymogramme.

SITE ACTIF DES ENZYMES

Le site actif, ou centre actif, d’une enzyme est une zone privilégiée de la protéine enzymatique, au niveau de laquelle s’exerce le pouvoir catalytique de l’enzyme.
ACIDES AMINES DU SITE ACTIF
Quatre groupes d’acides aminés peuvent être distingués dans la constitution du site actif d’une enzyme :
– Acides aminés de « contact » – Acides aminés « auxiliaires » – Acides aminés « collaborateurs » – Acides aminés « non collaborateurs »
1. Acides aminés de « contact » : ils sont les composants du site actif, ils sont situés trop près du substrat. Ils assurent la catalyse. 2. Acides aminés « auxiliaires » : ils assurent la mobilité des zones situées au voisinage du site actif. Ils assurent également une certaine flexibilité à la chaîne moléculaire. 3. Acides aminés « collaborateurs » : ils servent de support pour les acides aminés fonctionnels. Si on les enlève, l’activité enzymatique demeurera mais elle devient fragile. 4. Acides aminés « non collaborateurs » : leur rôle est inconnu. Si on les enlève, l’activité enzymatique restera inchangée.
La Chymotripsine (25 Kd) est constituée de 3 chaînes polypeptidiques liées par deux liaisons dissulfure et repliées en 2 domaines constitués d’environ 120 acides aminés chacun. Ces domaines présentent une conformation en tonneau Béta formé de 6 brins Béta. Le site actif est bordé par les 2 domaines. Le substrat se fixe sur deux régions : 1/ La région 214-216 où il y’a formation d’une liaison avec l’enzyme et 2/ La région constituée des résidus 189, 216 226 qui forment une poche.