Enzyme 3

Enzymologie : 3ième partie Biochimie II 210-137-AH AEC Biotechnologie Biotechnologiess Cours théorique # 3 1 août 2011 © Is Isab abel elle le Hé Héro roux ux Cours #3

Biochimie II : 210-137-AH

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I. Plan de la leçon • Obje Object ctififss d’app d’apprrentis ntissa sagge – Identifier, Identifier, à partir partir des courbes cinétiques, cinétiques, le mode d’action des inhibiteurs et expliciter une relation structure-activité – Décrir Décriree les mécanis mécanismes mes de régul régulatio ations ns de l’activité enzymatique – Détaill Détailler er le mode mode d’action d’action des des coenzyme coenzymess et faire le lien avec les vitamines lorsqu’il existe Cours #3


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I. Plan de la leçon • Obje Object ctififss d’app d’apprrentis ntissa sagge – Identifier, Identifier, à partir partir des courbes cinétiques, cinétiques, le mode d’action des inhibiteurs et expliciter une relation structure-activité – Décrir Décriree les mécanis mécanismes mes de régul régulatio ations ns de l’activité enzymatique – Détaill Détailler er le mode mode d’action d’action des des coenzyme coenzymess et faire le lien avec les vitamines lorsqu’il existe Cours #3


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I. Plan de la leçon • Inhi nhibit bition ion de l’ac l’acttivi ivité enzy enzym matiq atique ue – Inh Inhibit ibitio ionn réver réversi sibl blee – Inhibi Inhibitio tionn irréversi irréversible ble et substra substratt suic suicide ide

• Modul Modulati ation on et régul régulati ation on de l’act l’activ ivititéé enzym enzymat atiq ique ue – – – – – –

Régula Régulation tion au niveau niveau de l’expre l’expressio ssionn géni génique que Infl Influe uenc ncee du mili milieu eu phy physi sico co-ch -chim imiq ique ue Pro-enzym zyme ou zym zymogène Polyenzymes Isoenzymes Dispon Disponibi ibilit litéé du du subs substrat trat ou des cofact cofacteur eurss • Coopérativité

– Ligand Ligand pouvan pouvantt affec affecter ter l’acti l’activité vité enzyma enzymatiqu tiquee • Activateur • Inhibiteur

– Struct Structure ure des enzymes enzymes à régula régulatio tionn allos allostér térique ique – Régu Régula latition on par par modif modific icat atio ionn coval covalen ente te • Réversible

– Compara Comparaison ison entre entre régula régulatio tionn allost allostériq érique ue et coval covalent entee Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Les enzymes sont des catalyseurs sensibles à la présence de certains inhibiteurs pouvant ralentir la réaction • On distingue deux grandes catégories d’inhibition : – inhibition réversible – inhibition irréversible

Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – se lie à l’enzyme par des liens non-covalents et ne réagit généralement pas, même s’il pénètre dans le site actif • Si on retire ce genre d’I, par dialyse par exemple, l’activité enzymatique revient à la normale

– inhibiteurs réversibles se divisent en plusieurs catégories selon l’endroit où ils se lient à E • peuvent être diagnostiqués en comparant la cinétique de l’enzyme seul avec la cinétique de l’enzyme inhibé Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition compétitive – figure 14.13 (p. 444)

• Un inhibiteur compétitif se lie au site actif et «compétitionne» avec le substrat • Ce type d’inhibition peu être éliminé en ajoutant un excès de substrat de sorte que – Vmax reste constant – mais le Km apparent (Km en présence de l’inhibiteur, aussi appelé Km’) augmente – donnant l’impression que l’enzyme a moins d’affinité pour le substrat Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition compétitive

Cours #3


Liaison de I sur le site actif de E

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II. Inhibition de l’activité enzymatique : Inhibition réversible En présence d’un inhibiteur compétitif : Vmax : constant Km apparent : augmente

-1/Km Figure 14.13 (p.444) Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition compétitive • Étant donné que l’inhibiteur lie l’enzyme, on peut déterminer sa constante de dissociation ou constante d’inhibition – Ki

• Tout comme Km, une valeur faible pour Ki dénote une forte affinité avec l'enzyme et caractérise les inhibiteurs plus efficaces •

Km' =

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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition compétitive • Notez que certains médicaments très puissants ressemblent beaucoup au substrat naturel de l’enzyme qu’ils inhibent – leur efficacité tient entre autres à leur affinité pour le site actif » qui peut être supérieure à celle du substrat – C’est le cas par exemple de médicaments utilisés dans la lutte contre le SIDA » miment le substrat de la protéase à aspartate que le virus utilise pour se reproduire Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition non-compétitive • Un inhibiteur non-compétitif se lie à – l’enzyme ou – au complexe enzyme/substrat

• ce qui implique qu’il se lie à un site autre que le site actif – Ce type d’inhibition ne peut pas disparaître en augmentant la [S]

Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition non-compétitive

Cours #3


Liaison de I sur un autre site que le site actif de E

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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition non-compétitive pure – Figure 14.15 (p.446)

• L’inhibiteur non-compétitif pur se fixe à l’enzyme sans affecter la fixation de S • Km reste inchangé • mais Vmax diminue – comme si on avait éliminé de l’enzyme

• Cette situation est assez rare

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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition non-compétitive pure Inhibition réversible En présence d’un inhibiteur noncompétitif pure: Vmax : diminue Km apparent : constant Figure 14.15 (p.446) Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition non-compétitive mixte – Figure 14.16 (p.447)

• Inhibiteur non-compétitif mixte se lie à l’enzyme de manière à influencer (à la baisse) la fixation de S • Ce type d’inhibiteur entraîne – une augmentation de Km et – une diminution de Vmax

• Ce type d’inhibition non-compétitive est plus fréquent Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition non-compétitive mixte

Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Inhibition non-compétitive mixte

Inhibition réversible En présence d’un inhibiteur non-compétitif mixte: Vmax : diminue Figure 14.16 (p.447) Cours #3

Km apparent : augmente


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Cas particulier… les chélateurs : EDTA • EDTA joue un rôle semblable à un I non-compétitif – il est un agent chélateur de cations divalents fréquemment utilisés par certains enzymes

• Une E utilisant le Mg2+ par exemple, comme les DNases, sera inhibée en présence d’EDTA – c’est pour éviter la dégradation de l’ADN par des DNases qu’on le conserve dans du tampon « TE » – Tris-EDTA

Cours #3

• Cet exemple ne représente toutefois pas un effecteur négatif au sens strict, puisqu’il n’est pas un ligand de l’enzyme, mais de son cofacteur Biochimie II : 210-137-AH 18

II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition réversible – Cas particulier… les chélateurs : EDTA • Par contre, la conséquence de la présence d’EDTA est la même que celle d’un inhibiteur non-compétitif : – il y a diminution de la quantité d’enzymes actives » donc baisse de la vitesse maximale » sans que l’affinité de l’enzyme pour son substrat soit affectée (donc sans modifier le Km) – C’est le cas de tout inhibiteur non-compétitif pur » dont la droite cinétique a été décrite précédemment Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • EDTA

Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Résumé : Effet des inhibiteurs sur les valeurs de Km et le Vmax Type d’inhibiteur Aucun Compétitif Non-compétitif pur Non-compétitif mixte Cours #3

Vmax Vmax Constant Diminue Diminue


Km Km Augmente Constant Augmente 21

II. Inhibition de l’activité enzymatique :

Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition irréversible

– Un inhibiteur irréversible se lie à l’enzyme de façon covalente • généralement au niveau du site actif

– son effet est typiquement permanent

– Du point de vue cinétique, il a le même impact qu’un inhibiteur non-compétitif pur • avec une réduction de Vmax sans changement de Km

– La distinction réside dans le fait que l’inhibiteur irréversible ne peut pas être éliminé par dialyse ou dilution – De plus, il arrive que la réaction entre l’inhibiteur et l’enzyme ne soit pas instantanée • auquel cas on peut mesurer la vitesse d’inactivation de E Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition irréversible – Susbstrat-suicide • substrats–suicide sont des inhibiteurs irréversibles • ressemblent suffisamment au substrat pour pénétrer dans le site actif – possèdent aussi un groupement fonctionnel fortement réactifs » permettra une liaison covalente avec la chaîne latérale d’un acide-aminé impliqué dans le mécanisme de catalyse

Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition irréversible – Susbstrat-suicide • peuvent-être utilisés pour identifier les acidesaminés du site actif – généralement dans le but d’étudier le mécanisme réactionnel

• De nombreux antibiotiques tels que la pénicilline sont des substrats–suicide – ciblent des enzymes essentiels aux cellules bactériennes

• utilise aussi des substrats–suicide pour inhiber certains enzymes de dégradation durant la préparation d’extraits cellulaires – protéases, RNAses Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Inhibition irréversible – Susbstrat-suicide

Cours #3


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II. Inhibition de l’activité enzymatique : • Molécules à activités catalytiques autres que des protéines (enzymes) – Ribozyme • Molécule d’ARN à activité catalytique

– Abzyme • Anticorps à activité catalytique – Section 14.6 (p.454)

Cours #3


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I. Plan de la leçon • Inhibition de l’activité enzymatique – Inhibition réversible – Inhibition irréversible et substrat suicide

• Modulation et régulation de l’activité enzymatique – – – – – –

Régulation au niveau de l’expression génique Influence du milieu physico-chimique Pro-enzyme ou zymogène Polyenzymes Isoenzymes Disponibilité du substrat ou des cofacteurs • Coopérativité

– Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique • Activateur • Inhibiteur

– Structure des enzymes à régulation allostérique – Régulation par modification covalente • Réversible

– Comparaison entre régulation allostérique et covalente Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Un avantage essentiel de l'utilisation des enzymes comme catalyseurs est leur habileté à pouvoir être régulé – permet à la cellule d'ajuster le rythme des réactions chimiques aux besoins du moment • Il existe deux grandes stratégies de régulation de l'activité enzymatique – en ajustant la quantité de l'enzyme produite au niveau de l'expression génétique » Voir p.30-32 – ou en modifiant la qualité du travail enzymatique » Voir p. 33 à 65 Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation au niveau de l’expression génétique – E sont soumises à la régulation de l’expression génétique • comme n’importe quelle autre protéine

– Toute cellule possède : • un ensemble d’enzymes indispensables, dits constitutionnels ou constitutifs, comme le gène dont ils sont issus – Ces enzymes ne sont normalement pas régulés au niveau de l'expression génétique

• Autres enzymes sont produits sur commande – selon les besoins ponctuels de la cellule Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation au niveau de l’expression génétique – E régulés au niveau génétiques sont le plus souvent régulés au niveau de la transcription • existe aussi des ex. d‘E régulés au niveau de la traduction

– E régulés au niveau transcriptionnel sont issus de gènes inductibles ou répressibles – Ce sont souvent des métabolites qui joueront le rôle d’inducteur ou d’inhibiteur de la transcription, en association avec des protéines régulatrices • Métabolite : molécules impliquées dans les réactions métaboliques comme substrat ou produit – Exemple : Opéron Lactose Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation au niveau de l’expression génétique – Opéron Lactose

Figure 31.17 (p.1030 -1032) Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Influence du niveau physico-chimique – Les enzymes sont des protéines, donc : • Les conditions d’une solution telles que le pH, la température, la force ionique et la pression osmotique affectent leur conformation – La vitesse d’une enzyme sera donc affectée par les conditions dans laquelle elle se trouve » puisque son activité dépend de sa conformation

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Influence du niveau physico-chimique – pH a un effet • sur la conformation tridimensionnelle de l’enzyme – ce qui évidemment peut affecter son affinité pour le substrat

• ainsi que sur l’état d’ionisation des a.a de son site actif – ce qui modifie directement ses capacités de catalyse

• substrat peut également être affecté par le pH – ce qui peut aussi avoir pour effet de modifier les interactions enzyme-substrat

• pH optimal : c’est le pH pour lequel l’activité enzymatique est à son maximum – Variable d’une E à l’autre Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : Effet du pH sur l’activité enzymatique

Figure 14.11 (p.442)

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Influence du niveau physico-chimique – T°a aussi un effet sur l’activité enzymatique • température optimale de la majorité des enzymes du corps humain se situe aux environs de 40°C – En-dessous, la vitesse est moindre, entre autres parce que la rencontre entre le substrat et l’enzyme se fait à un taux inférieur » dû à la plus faible agitation moléculaire – Au-delà de 42°C, la vitesse tend à diminuer à caus e de la dénaturation des enzymes » par la trop grande agitation moléculaire » La plupart des enzymes, sont, tout comme les autres protéines, dénaturées irréversiblement à des températures voisines de 65°C Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : Effet de la T°sur l’activité enzymatique

T°optimale : 40-42 °C T°de dénaturation : 65 °C

Figure 14.12 (p.443)

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Influence du niveau physico-chimique – conditions physico-chimiques qui entourent les enzymes peuvent moduler leur activité – la cellule utilise parfois ce phénomène comme outil de régulation • La fièvre est un bon exemple où l'organisme augmente délibérément la température corporelle – Permet » d’inhiber les E bactériennes qui tolèrent mal la chaleur » de stimuler notre propre métabolisme » d'accélérer les processus de guérison Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Proenzyme ou zymogène – Certaines enzymes peuvent constituer un danger pour la cellule qui les produit – Exemple : • enzymes de digestion (figure 15.4, p.465) • Insuline (figure 15.3, p.464) • Enzymes de la coagulations sanguine (fig 15.5, p.465) – Plus généralement, on peut dire que certaines enzymes ne doivent pas être actives sur leur site de fabrication » mais doivent agir au lieu et moment voulu Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : Enzymes de la coagulation sanguine Insuline

Figure 15.3 et 15.5 (p.464)465 Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Proenzyme ou zymogène (suite) – Dans ce type de situation, la cellule peut produire certains enzymes sous forme inactive – Ces proenzymes ou zymogènes deviennent actifs suite à une légère modification • habituellement la coupure d'un segment protéique – Par exemples la coupure d'un seul lien peptidique fait que: » Le trypsinogène (inactif) devient de la trypsine (active) » Le chymotrypsinogène devient de la chymotrypsine » Figure 15.4 (p.465)

» La procarboxypeptidase devient de la carboxypeptidase Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Proenzyme ou zymogène (suite) – Ces 3 E sont des enzymes protéolytiques impliquées dans la digestion des protéines alimentaires • Le fait qu'elles soient synthétisées sous forme inactive par le pancréas évite l'autodigestion de celui-ci

– Elles ne prendront leur forme active que dans l'intestin grêle, site de digestion intense • Notez que l'activation des zymogènes est irréversible – Une fois que l'enzyme a été activée par coupure d'un lien covalent, on ne peut pas "rattacher" le segment perdu » il faudra utiliser un autre mécanisme pour inactiver l'enzyme » généralement la dégradation Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Polyenzymes – Lorsqu'une voie métabolique implique une cascade de réactions complémentaires devant se dérouler rapidement la cellule regroupe parfois les enzymes impliqués sous forme de gros complexes enzymatiques • les sites actifs sont si bien alignés qu'ils forment une "gouttière"

– Le substrat passe alors d'une enzyme à l'autre sans vraiment retourner à la solution environnante • habituellement le liquide intracellulaire Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Polyenzymes – Ex: le complexe de la déshydrogénase du pyruvate • composé de : – 3 enzymes – 5 coenzymes » TPP, acide lipoïque, CoA, FAD et NAD (ne pas retenir)

• transforme le pyruvate en Acétyl-CoA dans la mitochondrie – catalyse une rx charnière entre la glycolyse et le cycle de Krebs

• cette réaction, alimente la cellule en énergie par ses produits – le NADH, qui équivaut à 3 ATP, et l'acétyl-coA qui équivaut à 12 ATP lorsqu'il passe par le cycle de Krebs

• organisation sous forme complexe poly enzymatique augmente l’efficacité des réactions impliquées Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Déshydrogénase du pyruvate

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Isoenzymes – Il arrive • qu’une enzyme donnée soit appelée à travailler à des vitesses différentes selon le tissu où elle se retrouve • que compartiments cellulaires différents peuvent nécessiter la catalyse de réactions identiques – différents organites possédant des conditions physico-chimiques différentes comme le pH ou la force ionique

• Une des façons qu'utilise la cellule pour avoir des enzymes parfaitement adaptées à l'endroit où elles travaillent est de posséder plusieurs versions de ces catalyseurs nommés isoenzymes Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Isoenzymes – isoenzymes sont des enzymes qui catalysent toutes la même réaction • mais leur structure globale peut varier légèrement

– Les différences entre les isoenzymes sont attribuables à deux types de mécanisme: • Il peut y avoir plusieurs gènes codant pour le même enzyme, et ces gènes comportent de légères différences de séquences • L'enzyme peut être composée de plusieurs sous-unités qui peuvent se combiner de façon variable pour donner des isoenzymes aux caractéristiques légèrement différentes Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Isoenzymes – Exemple :la lactate déshydrogénase (LDH) • E responsable de la production d'acide lactique dont on sent la douleur lors d'un exercice physique anaérobique intense

– Chez les mammifères, la LDH est assemblée à partir de deux types de chaînes polypeptidiques A et B – assemblage correct de la LDH nécessite 4 chaînes • cinq possibilités de combinaison existent, soient: – A4, A3B1, A2B2, A1B3, et B4 » Dans le foie, c'est la première combinaison qui prédomine » Dans le cœur la dernière » Dans les globules blancs on a surtout de la forme A2B2, bien que d'autres formes puissent être présentes en minorité Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Lactate déshydrogénase

Figure 15.6 (p.467)

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Disp Dispon onib ibili ilité té du S ou ou des des cofa cofact cteu eurs rs et coopérativité – une enzym enzymee ne peut peut catalys catalyser er une réac réactio tionn que si son son substrat est disponible • une grande grande concent concentrat ration ion de subst substrat rat perm permett ettra ra une cataly catalyse se au taux maximal

– chez chez les enzyme enzymess possédan possédantt plusieur plusieurss sous-un sous-unité itéss catalytiques il existe un effet de coopérativité

• en plus plus de l’effet l’effet habit habituel uel de la la concent concentrat ration ion de subst substrat rat sur sur la vitesse d'une réaction enzymatique – Exempl Exemplee : Glycog Glycogène ène phospho phosphoryla rylase se » sect sectio ionn 15. 15.55 (p. (p. 473) 473) – compos composée ée de deux deux sous-un sous-unités ités cataly catalytiqu tiques es – devient plus active après avoir lié un premier groupement phosphate servant de substrat

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Dispo Disponib nibili ilité té du S ou des des cofa cofacte cteur urss et et coop coopér érati ativit vitéé – cofa cofact cteu eurs rs et les les cos cosub ubst stra rats ts ont ont le le mêm mêmee eff effet et que que les les S : • leur concent concentrat ration ion influen influence ce la vitess vitessee de de rx de la même même façon façon

– Pour Pour les cofac cofacteu teurs rs ionique ioniquess et les grou groupeme pements nts prosthétiques • si leur leur concentr concentration ation est limitée limitée,, cela cela affectera affectera directement directement le nombre d’enzymes actives • Plus Plus on augmen augmente te leur leur concent concentrat ration, ion, plus plus il y a une grande grande quantité d’enzymes actives, jusqu’à ce qu’il y ait saturation • En absence absence des des cofact cofacteur eurs, s, il ne peut évidemm évidemment ent pas pas y avoir avoir de de catalyse pour les enzymes qui en dépendent – Ca++ exerce exerce souvent souvent son effet effet de second second message messagerr en tant tant que cofacteur essentiel d'un enzyme présent, mais inactif en son absence » Notez que Ca++ est est nécessair nécessairee à la contraction contraction musculaire musculaire Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Disponibilité du S ou des cofacteurs et coopérativité – Une accumulation de produit, au contraire, ralentira, voire inhibera la réaction enzymatique concernée • Quand on parle de produit, ce peut être celui • de la réaction même ou • celui qui est au bout de la voie métabolique – dans ce cas de régulation par rétro-inhibition

• produit final d’une voie métabolique peut inhiber l’enzyme située au début de cette voie – Nous verrons plus loin les mécanismes permettant l’inhibition ou l’activation des enzymes soumises à la régulation – Pour les E qui catalysent des réactions réversibles » produit accumulé favorisera même la réaction inverse » du produit vers le substrat Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique – Ligand : toute molécule pouvant se lier à une autre • habituellement par un lien non covalent

– Dans le cas des enzymes, ce sera n’importe quelle molécule pouvant se fixer au site actif • ou ailleurs sur la protéine – Les cofacteurs et substrats sont des types bien spécifiques de ligands – mais lorsqu’on parle de ligand modifiant l’activité enzymatique, on considère un tout autre type de ligand » les modulateurs, ou effecteurs Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique – Modulateurs • peuvent être de deux types, selon leur effet positif ou négatif sur l’activité enzymatique – Activateurs : effet positif sur l’activité de E – Inhibiteurs : effet négatif sur l’activité de E » ne pas confondre avec les activateurs et inhibiteurs de la transcription, qui se lient aux protéines régulatrices et/ou à l’ADN

– les activateurs et inhibiteurs enzymatiques sont des ligands des enzymes

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique – Activateurs • activateurs sont des effecteurs positifs qui se fixent sur l’enzyme à un site différent du site actif

Cours #3

– Ce sont des effecteurs allostériques » allo - veut dire « autre » et stérique pour « stéréochimie », ou disposition dans l’espace – agissent en modifiant la conformation de l’enzyme de telle sorte que son activité est augmentée » le plus souvent en augmentant son affinité pour le substrat (donc en diminuant Km) – La courbe cinétique (Vi en fonction de [S]) d’une enzyme allostérique donne normalement une sigmoïde » très caractéristique ce type de régulation Biochimie II :de 210-137-AH 55

III. Régulation de l’activité enzymatique : Enzyme allostérique

Figure 15.8 (p.469)

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique – Activateurs • Lorsque l’activateur est fixé à l’enzyme, celle-ci atteint son activité optimale – sa courbe devient celle d’une cinétique Michaelienne normale » L’AMPc, par exemple, joue souvent le rôle d’activateur pour les enzymes allostériques impliquées dans les voies de catabolisme menant à la production d’ATP » Ceci est une situation analogue mais différente de l'activation de CAP par l'AMPc dans l'opéron lac , vu que CAP n'est pas un enzyme Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique :

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique – Inhibiteurs • inhibiteurs sont des effecteurs enzymatiques négatifs – ils peuvent se fixer à un site allostérique ou au site actif

• Ces molécules ont déjà été décrites au chapitre de l'inhibition réversible – Beaucoup de médicaments sont des inhibiteurs d’enzymes » certains médicaments contre les allergies, par exemple, bloquent les enzymes de la voie métabolique menant à la production d’histamine, un des principaux agents de la réaction allergique Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique – Structure des E à régulation allostérique • E soumises à une régulation allostérique sont généralement des enzymes multimériques – i.e composées de plusieurs chaînes peptidiques

• elles ont deux (ou plus) sites actifs et le même nombre de sites allostériques

Cours #3

– soit pour la fixation d’un activateur et/ou d’un inhibiteur – Notez que les effecteurs allostériques comprennent les activateurs et les inhibiteurs non-compétitif et excluent les inhibiteurs compétitifs » mêmes si une enzyme allostérique peut aussi subir une inhibition compétitive selon les circonstances Biochimie II : 210-137-AH

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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation par modification covalente (réversible) – On a déjà vu une modification covalente de l'enzyme au chapitre de l'inhibition irréversible et des substrats-suicide • Ce type de modification covalente est un phénomène "artificiel" dans la mesure où la cellule ne les utilise pas pour la régulation

– avons aussi étudié l'activation des zymogènes • où le bris d'un lien covalent permet de faire fonctionner une enzyme préalablement inactive Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation par modification covalente (réversible) – existe aussi des modifications covalentes régulatrices qui sont réversibles • Plusieurs enzymes du métabolisme sont régulées de façon covalente – par simple ajout d’un groupement phosphate sur un acide aminé allostérique » le plus souvent la sérine » mais aussi la tyrosine ou la thréonine » Selon l’enzyme considéré, la présence de phosphate peut être activatrice ou inhibitrice Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation par modification covalente (réversible) – La phosphorylation est effectuée par une kinase ou une phosphorylase – La déphosphorylation (hydrolyse du Pi), est catalysée par une phosphatase • La pyruvate déshydrogénase , mentionnée précédemment, et l’isocitrate déshydrogénase fonctionnent sur ce principe – Dans ces deux cas, la phosphorylation d’une sérine inactive l’enzyme en l'empêchant de lier son substrat

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation par modification covalente (réversible) – Les modifications covalentes ne nécessitent qu'une seule réaction chimique • effectuée généralement par une E constitutive – Ce type de régulation est beaucoup plus rapide et plus économiques que les systèmes basés sur la régulation de l'expression génétique » qui requièrent la synthèse d'un ARNm, puis d'une protéine

– Il est donc logique que la régulation covalente soit utilisée très fréquemment pour faire des ajustements rapides au métabolisme Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Régulation par modification covalente (réversible) – Notez qu'une enzyme peut être à la fois sujette à la régulation par modification covalente et par des effecteurs allostériques – Ces deux modes de régulation sont complémentaires • peuvent coexister sur le même enzyme – Exemple: la glycogène phosphorylase est une enzyme dimérique (son cofacteur est le PLP) régulée de façon allostérique Et de façon covalente » Voir section 15.5 Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Comparaison entre régulation allostérique et régulation par modificationcovalente – Les effecteurs allostériques, qu'ils soient activateurs ou inhibiteurs, sont des modulateurs de l’activité enzymatique • ils augmentent ou diminuent la vitesse de travail de l’enzyme pour une concentration de substrat donnée

Cours #3


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III. Régulation de l’activité enzymatique : • Comparaison entre régulation allostérique et régulation par modification covalente – la régulation allostérique ressemble un peu à ce que l'on peut faire avec un rhéostat • on peut moduler l’activité enzymatique en termes de « minimum », « moyenne », « maximum » et ainsi de suite

– la régulation par modification covalente est plutôt analogue à un commutateur de type « on » ou « off » • l'enzyme est où bien active, ou bien inactive Cours #3


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I. Plan de la leçon • Inhibition de l’activité enzymatique – Inhibition réversible – Inhibition irréversible et substrat suicide

• Modulation et régulation de l’activité enzymatique – – – – – –

Régulation au niveau de l’expression génique Influence du milieu physico-chimique Pro-enzyme ou zymogène Polyenzymes Isoenzymes Disponibilité du substrat ou des cofacteurs • Coopérativité

– Ligand pouvant affecter l’activité enzymatique • Activateur • Inhibiteur

– Structure des enzymes à régulation allostérique – Régulation par modification covalente • Réversible

– Comparaison entre régulation allostérique et covalente Cours #3


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IV. Enzymologie : • Résumé – Vidéo

Cours #3


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IV. À lire…. • Chapitre 14 – 14.4; 14.6 (juste un mot…) et p. 442

• Chapitre 15 – 15.2; 15.3; 15.4; 15.5 (juste un mot…)

• Chapitre 16 – Déjà vu tout le chapitre ! • Pour le laboratoire revoir section 16.13 sur le Lysozyme – P.526 à 530 Cours #3


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Enzyme 3

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