Coenzymes - unBlog.fr

Classification des enzymes
•
Classification par l’Union Internationale de Biochimie (1961)
•
Basée sur le type de réaction catalysée et le type de substrat
•
6 classes
•
Identification des enzymes par 4 chiffres précédés de EC
Enzyme Commission
EC. a.b.c.d.
Classe (parmi les 6)
Sous-classe : type de fonction chimique
du substrat
participant à la réaction
N° d’ordre de l’enzyme
Type de réaction :
nature de l’accepteur
Classification des enzymes (exemple)
EC 1.1.1.1
alcool déshydrogénase (nom usuel)
oxydo-réductase
(classe 1)
6 classes
EC 1.1.1.1
EC 1.1.1.2
déshydrogénase éthanol
(type de réaction) nature du
= fonction du
substrat
substrat
transformé
n°d’ordre
dans la
sousclasse
précédente
sous-classes
NAD+
NADP+
éthanol
NAD(P)+
CH3-CH2-OH
acétaldéhyde
NAD(P)H,H+
CH3-CHO
Nomenclature des enzymes
• Nomenclature internationale officielle (EC)
Mais :
• Plusieurs dénominations possibles :
Fonction de la nature des partenaires de la réaction.
Exemple : la L-lactate : NAD oxydo-réductase qui est l’équivalent de
la Lactate-déshydrogénase ou LDH.
Utilisation de la dénomination simplifiée : lactate déshydrogénase.
• Cette dénomination ne s’applique pas pour certaines enzymes comme
la trypsine, la chymotrypsine…
Les six classes d’enzymes
Les six classes d’enzymes
•
EC 1. Les oxydo-réductases
•
Définition : Ce sont des enzymes qui catalysent des réactions
d’oxydation ou de réduction
•
Existence de plusieurs sous-groupes (déshydrogénase, oxydase,
peroxydase, hydroxylase et catalase)
Les six classes d’enzymes
EC 1. Les oxydo-réductases
• Déshydrogénases
- Elles catalysent la transformation d’une simple liaison en double
liaison en permettant le transfert d’hydrogène d’un substrat sur un
coenzyme
- Exemple des déshydrogénases à NAD+ qui catalysent l’oxydation des fonctions
alcool en fonction cétone (ex: LDH, malate déshydrogénase)
Les six classes d’enzymes
EC 1. Les oxydo-réductases
• Oxydases
- Ces enzymes catalysent le transfert des électrons sur l’oxygène ou
encore l’addition de l’oxygène.
-Exemple : la cytochrome c-oxydase
de la chaîne respiratoire
qui par oxydation du cytochrome c
va réduire le dioxygène en eau.
Les six classes d’enzymes
EC 2. Les transférases
Définition : enzymes qui catalysent le transfert d’un groupement X
(autre que H) d’un substrat A sur un substrat B :
AX + B ↔ A + BX
Exemples :
- transfert d’un groupement monocarboné : méthyltransférase
- transfert d’un groupement phosphate : phosphoryltransférase
(NB : lorsqu’il s’agit du transfert d’une liaison riche en énergie de l’ATP à un composé
« pauvre » en énergie on parle alors de kinase)
- Transamination et désamination : aminotranférase
Les six classes d’enzymes
EC 3. Les hydrolases
Définition : enzymes qui catalysent l’hydrolyse (attaque par une
molécule d’H2O et addition de celle-ci) de différentes liaisons
chimiques
• Exemples :
- les phosphatases
- les peptidases (ex: carboxypeptidases, aminopeptidases), les
protéinases (ex : pepsine, trypsine..)
-…
Les six classes d’enzymes
EC 4. Les lyases (« synthases »)
Définition : Ce sont des enzymes qui catalysent le départ de certains
groupements par d’autres mécanismes que l’hydrolyse, ou la formation
de nouvelles liaisons chimiques indépendamment de l’hydrolyse de
l’ATP
Exemple : les décarboxylases catalysent l’élimination du
groupement carboxyle sous forme de CO2, avec le
phosphate de pyridoxal (vitamine B6) comme coenzyme.
Les six classes d’enzymes
EC 5. Les isomérases
Définition : Les isomérases ou mutases catalysent le transfert
d’atomes ou de groupements au sein d’une même molécule.
Exemples :
-phosphotriose isomérase qui catalyse l’interconversion entre le
phosphodihydroxyacétone et le glycéraldéhyde-3-phosphate
- la phosphohexose isomérase catalyse l’interconversion
entre le glucose-6-phosphate et le fructose-6-phosphate
l ’H du C2
est transféré vers le C1
pyrannose
furannose
Les six classes d’enzymes
EC 6. Les ligases (« synthétases »)
Définition : enzymes qui catalysent la liaison entre deux substrats, au
détriment de l’hydrolyse d’une molécule d’ATP
→ synthèse d’une liaison :
C-O : Ex. aminoacyl-ARNt synthétases
C-S : Ex. acétyl-CoA-synthétase
C-N : amide synthétase (Ex. glutamine synthétase)
C-C : carboxylase à biotine
ex.: pyruvate carboxylase qui catalyse la formation d’oxalo-acétate à partir
du pyruvate + CO2 + ATP
Enzymes, co-facteurs, coenzymes
•
Le site actif peut contenir des composés organiques (vitamines =
cofacteurs) et inorganiques (Fe2+, Mn2+, Mg2+…) essentiels à
l’activité catalytique
•
Définitions :
- apoenzyme : partie protéique enzyme
- cofacteur ou coenzyme : partie non-protéique
de l’enzyme
- holoenzyme = apoenzyme+cofacteur
Enzymes, co-facteurs, coenzymes
•
Définitions coenzymes :
1. Co-substrat : coenzyme libre, ou interaction avec enzyme par
liaisons faibles, interviennent dans 2 réactions.
Enzyme 1
A-X
Co-sub
A
Co-sub-X
B-X
Enzyme 2 B
2. Coenzyme : coenzyme lié à l’apoenzyme par liaisons covalentes ou
faibles. Ex : groupement prosthétique (molécule organique non
protéique, ex : l’héme)
A-X
A
B-X
B
Enz Co-enz Enz Co-enz-X
Enzymes, co-facteurs, coenzymes
Les coenzymes
Définition : molécules organiques qui sont indispensables à la
réaction en permettant soit le transport d’un groupement du substrat,
soit en participant à la structure de l’enzyme ou directement à la
réaction de catalyse.
• Le coenzyme n’est pas consommé lors de la réaction
• Les coenzymes dérivent en général de vitamines et sont donc
apportés par l’alimentation
Coenzymes
Classification en deux groupes
1. Coenzymes d’oxydo-réduction (interviennent dans transfert
d’électrons et H+)
2. Coenzymes de transfert de groupements d’atomes
Coenzymes
Coenzymes d’oxydo-réduction
Coenzymes pyridiniques : nicotinamide adénine dinucléotide (phosphate)
NAD+ et NADP+
Acceptent 2 électrons et 1 H+
NADH,H+ et
NADPH,H+
Coenzymes de nombreuses
déshydrogénases
Précurseur = vitamine PP ou niacine)
Coenzymes
Coenzymes d’oxydo-réduction
Coenzymes flaviniques
(flavine adénine dinucléotide ou flavine mononucléotide) FAD et FMN
Acceptent 2 électrons et 2 H+
FADH2 et FMNH2
Coenzymes de nombreuses
déshydrogénases
Précurseur = vitamine B2 ou riboflavine)
Coenzymes
Coenzymes d’oxydo-réduction
Coenzyme lipoïque :
•
Partie active : pont S-S
•
Groupement prosthétique : fixation sur l’enzyme par liaison amide
•
Accepte 2 H+ pour passer vers la forme acide dihydrolipoïque
•
Coenzyme des réactions de décarboxylation des acides-α−
cétoniques (pyruvate et α-cétoglutarate déshydrogénase)
Coenzymes
Coenzymes d’oxydo-réduction
Coenzymes quinoniques:
•
Ubiquinone ou coenzyme Q : accepte 2 H+
(rôle dans la chaîne respiratoire)
•
Vitamines K
Ex. : réaction de carboxylation de résidus d’acide glutamique
en acide gamma-carboxyglutamique (protéines de coagulation)
Vitamine K1
Coenzymes
Coenzymes d’oxydo-réduction
Coenzymes héminiques:
•
Hème = noyau tétrapyrrolyque avec centre
atome de Fer
•
Rôle : transport d’un électron (ferrique à ferreux)
•
Groupement prosthétique de nombreuses enzymes (cytochromes)
Coenzymes
Coenzymes de transfert de groupes d’atomes
Thiamine ou vitamine B1:
•
Hydrosoluble
•
Active sous forme thiamine pyrophosphate (TPP)
•
Partie active : C2 du noyau thiazole
•
Transport de groupement aldéhyde activé
à partir d’acide α-cétonique
•
Réactions de décarboxylation (pyruvate et α-cétoglutarate
déshydrogénase) et transcétolisation (voie des pentoses)
Coenzymes
Coenzymes de transfert de groupes d’atomes
Biotine ou vitamine H ou B8:
•
Hydrosoluble
•
Fixé par liaison amide sur l’enzyme
•
Coenzyme de carboxylation par fixation sur fonction NH du noyau
imidazole (ex : pyruvate carboxylase) en présence d’ATP
Coenzymes
Coenzymes de transfert de groupes d’atomes
Vitamine B6 :
• Phosphate de pyridoxal
•
Partie active : carbone aldéhydique
•
Groupement prosthétique fixé à l’enzyme par une base de Schiff
•
Coenzyme du métabolisme des acides aminés : transamination,
décarboxylation, désamination non oxydative
Coenzymes
Coenzymes de transfert de groupes d’atomes
Vitamine B3 ou acide pantothénique :
•
Coenzyme A (CoA) formé de : acide pantothénique, cystéamine,
3’-phospho AMP.
•
Partie active : groupement sulfhydryle (SH) – formation de liaisons
riche en énergie (thioester)
• Transport les groupements
acyles (dont acétyle)
Coenzymes
Coenzymes de transfert de groupes d’atomes
Vitamine B9 ou folates:
•
Acide tétrahydrofolique (THF) formé de ptéridine, p-aminobenzoate
et glutamate
•
Partie active : N5-ptéridine et NH-p-aminobenzoate
•
Transfert de groupements carbonés (CH3, CH2, CHO…)
Acide folique
Coenzymes
Coenzymes de transfert de groupes d’atomes
Vitamine B12 ou cobalamines:
•
Structures complexes avec noyau tétrapyrrole contenant du cobalt,
combiné à un pseudo-nucléotide
•
Partie active = cobalt
•
Impliqué dans des réactions de transméthylation
homocystéine en méthionine
propionate en succinyl~CoA
régénération du THF à partir du dihydrofolate
Carences en vitamines et pathologies
POINTS A RETENIR…..
• Notions sur les enzymes : catalyse, site actif, spécificité, énergie d’activation,
facteurs de modulation
• Classification en 6 groupes
• Coenzymes
• Définitions et calculs des vitesses
• Relation de Michaelis-Menten, signification Vmax et Km, leurs calculs
• Inhibition compétitive et non-compétitive
• L’allostérie : grands principes