métallo-protéases ou protéases à zinc

MÉTALLO-PROTÉASES OU PROTÉASES À ZINC
Diversité des protéases à zinc
Les protéases bactériennes
• thermolysine, elle coupe les liaisons peptidiques en N-terminal d’un résidu hydrophobe
• B. Subtilis neutral protéase
• Aminopeptidase N de E. coli
Les protéases et peptidases de mammifères
• Carboxypeptidases A et B (digestion)
• Aminopeptidase
• Collagenases et stromelysine (dégradation de la matrice extracellulaire)
• Endopeptidase neutre (enképhalinase), elle coupe les liaisons peptidiques en N-terminal
d’un résidu hydrophobe
• Métalloendopeptidase, elle coupe les liaisons peptidiques en C-terminal d’un résidu
hydrophobe
L’atome de zinc au site actif est complexé à deux histidines, à un acide glutamique ainsi qu’à une
molécule d’eau.
Un autre acide glutamique intervient aussi dans la réaction.
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Carboxypeptidase A
Réaction catalysée : la carboxypeptidase A hydrolyse le lien peptidique situé à un acide aminé du
groupement C-terminal (c’est une exopeptidase). L’hydrolyse est particulièrement rapide si
l’acide aminé en position C-terminal possède une chaîne latérale aromatique ou hydrophobique.
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- Le groupement carboxylate C-terminal chargé négativement interagit avec une arginine
(Arg145) chargée positivement.
- La chaîne latérale de la tyrosine du subtrat est placée dans un cavité non-polaire au sous-site S1’
de l’enzyme.
- L’atome de zinc est coordonné à trois ligands sur l’enzyme : His69, His196 et Glu72 ainsi qu’à
l’oxygène sur le groupement carbonyl en position P1 du substrat.
- On a catalyse générale basique : la molécule d’eau polarisée par le résidu Glu270 attaque le
carbone du carbonyle du substrat.
- Il a été montré par des expériences de mutagénèse dirigée qu’il n’y a pas de catalyse acide par
Tyr248.
Il faut noter que la liaison du substrat à l’enzyme cause un important changement
conformationnel de l’enzyme. Ce changement de conformation permet la formation du site actif
tel qu’illustré ci-dessus.
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Étude de la NEP (neutral endopeptidase) ou enképhalinase
La NEP est une endopeptidase qui peut hydrolyser une variété de peptides messagers.
La structure 3-D de la NEP n’est pas connue. Tous ces résidus ont été déterminés par homologie
de séquence (quand il y en a une). La mutagénèse dirigée permet de vérifier de telles
hypothèses.
Dans la TLN, le résidu Glu166 est un des ligands du zinc. Pour trouver le résidu correspondant
sur la NEP, les séquences de la TLN et de la NEP ont été comparées. Deux acides glutamiques
ont été identifiés comme candidats potentiels : Glu6l6 et Glu646 comme étant un des ligands du
zinc de la NEP.
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Spécificité de la NEP
Le sous-site S1’ est le principal responsable de la spécificité de l’enzyme. La NEP coupe les
liaisons peptidiques en N-terminal des résidus hydrophobes : Phe, Tyr, Leu, Val…)
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Caractéristiques communes au mécanisme des protéases
(1)
groupement nucléophile pouvant réagir avec le
carbonyl du substrat
(2)
un acide ou une base pour la catalyse générale acide
ou basique
(3)
des donneurs de ponts H ou une espèce chargée
positivement
pour
stabiliser
l’inter-médiaire
tétrahédrique formé durant la réaction
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