Enzymologie : Cinétique de réaction des enzymes allostériques

ENZYMOLOGIE

Définition

Cinétique des enzymes allostériques

Une sous-unité d'une enzyme allostérique

Enzyme allostérique = protéine avec structure quaternaire (plusieurs sous-unités (s-u)) avec sur chaque s-u :

• Site actif : activité catalytique = transformation S -> P
• Site allostérique : site de fixation d'un effecteur allostérique (activateur ou inhibiteur) modulant l'activité catalytique.

ENZYMOLOGIE

Principe de coopérativité

Cinétique des enzymes allostériques

• Allostérie = variation conformation lorsqu'association substrat sur site actif ou effecteur sur site allostérique-> Lorsque sous-unités libres (non-associées à leur S) : forme tendue (T) = affinité pour leur S relativement faible-> Lorsqu’associées au S : modification conformationnelle de la s-u = forme relâchée (R) -> transition allostérique-> Provoque passage forme T -> R des autres s-u pour conserver symétrie conformationnelle entre elles-> Favorise formation du complexe entre elles et S = effet coopératif.

• Effet vertueux de la fixation d’un S sur une s-u favorisant sa fixation sur les autres s-u-> allure sigmoïdale de la courbe :Pour une augmentation relativement faible de [S] -> vitesse de réaction augmente beaucoup du fait du principe de coopérativité.

ENZYMOLOGIE

Régulation de la cinétique

Cinétique des enzymes allostériques

• Effecteur inhibiteur : favorise maintien forme tendue de l’enzyme = faible affinité pour S -> Km augmente.

• Effecteur activateur : favorise maintien forme relâchée de l’enzyme = forte affinité pour S -> Km diminue.

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Autres paramètres influençant la cinétique

Cinétique des enzymes allostériques

• Température = agitation plus ou moins importante des particules :- Si T° élevée -> + forte proba que E et S se rencontre dans le « chaos » de la matière -> favorise conversion du substrat en produitMAIS JUSQU’À UNE CERTAINE T°- Si T° > 41,5°C chez l’être humain : agitation excessive = rupture liaisons faibles prot. = dénaturation = modif. Conformation structurelle = perte fonction = diminution vitesse réaction

• T° optimale d’une enzyme = valeur de la T° pour laquelle vmax est optimal -> Chez l’être humain : 37,5°C

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Autres paramètres influençant la cinétique

Cinétique des enzymes allostériques

• pH = responsable état d’ionisation groupement chaînes latérales AA (dicarboxyliques : Asp, Glu ; dibasiques : Lys, Arg, His) :-> Modif. Suffisante pH = modification état d’ionisation-> Modif. liaisons ioniques établies entre AA-> Dénaturation = Modif. Conformation structurelle = perte fonction = diminution vitesse réaction

• pH optimal = valeur de pH pour laquelle vmax est optimal-> Chez l’être humain : pH optimal proche de 7 (pH physiologique), diminue rapidement si augmente/diminue et devient très faible lorsque pH = 7±2.

• Cas particuliers -> Ex : pepsine active dans la lumière gastrique, soit à pH = 2