Le classement des enzymes

Les enzymes peuvent être classé selon la réaction qu'elles catalysent avec la nomenclature E.C (Enzyme commission number).

Cette nomenclature est constitué de 4 chiffres EC X1.X2.X3.X4

-Le premier chiffre correspond au type de réaction catalysé-Le second le substrat général impliqué lors de la réaction-Le troisième le substrat spécifique impliqué -Le quatrième le numéro de série de l'enzyme.

Ex la phosphotriesterase EC 3.1.8.1

3: hydrolase

1: hydrolyse d'une liaison ester

8: hydrolyse d'une liaison phosphotriestester

1: phosphotriesterase

Attention cette nomenclature ne référence pas une enzyme mais une réaction enzymatique.

Phospshotriesterase (archae bactérie)Tonneau (/)8

Paraoxonase (homme) propeler

Même code, différentes enzymes

différentes enzymes (séquences différentes) peuvent avoir la même nomenclature si elle catalyse la même réaction.

Certaines enzyme peuvent avoir différentes activité enzymatiques et par conséquent différent code.

Même enzyme, différents codes

La paraoxonase humaine possède plusieurs activité catalytique

phosphotriesterase

EC 3.1.8.1

arylesterase

EC 3.1.1.2

LactonaseEC 3.1.181

Il y a 6 classes d'enzymes

EC 1 Oxydoréductases : catalysent les réactions d'oxydo-réduction

EC 2 Transférases : transfèrent un groupement fonctionnel (par exemple un groupe méthyle ou phosphate)

EC 3 Hydrolases : catalysent l'hydrolyse de diverses liaisons

EC 4 Lyases : brisent diverses liaisons par d'autres procédés que l'hydrolyse et l'oxydation

EC 5 Isomérases : catalysent les réactions d'isomérisation dans une simple molécule

EC 6 Ligases : joignent deux molécules par des liaisons covalentes

Les hydrolases EC 3

L'hydrolyse est la décomposition d'une molécule par l'action de l'eau.L'eau est réactive grâce à sa décomposition H+ et OH-

Les protéases

Ce sont des enzymes qui sont capable d'hydrolyser la liaison peptidique

protéase

Les protéases sont indispensables pour couper les enzymes. La durée de vie d'une liaison peptidique est de 7 ans.

Le rôles des protéases

En biologie:-digestion-coagulation sanguine -cycle de vie des protéines -régulation cellulaire-cycle de vie des protéines-toxine (venin, toxine botulique…)

…

En médecine-inhibiteur de la protéase du HIV (réplication du virus)-inhibition de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (hypertension artérielle)

…

En biotechnologie- Industrie agroalimentaire (ferment, fromage,…)-dépollution- lessive- Ingénierie des protéines-Science

..

Les différentes protéases

Il existe trois classes fonctionnelles de protéase.

-Les aminopeptidases qui peuvent couper la liaison peptidique entre le 1er et 2nd acide aminé

-Les carxoxipeptidases qui peuvent couper la liaison peptidique entre le l'avant dernier et le dernier acide aminé

-Les endopeptidases qui coupent la liaison peptidique à l'intérieur de la protéine

N-term

C-term

aminopeptidase

carboxypeptidase

endopeptidase

Les différents mécanismes des protéases

les protéases à serineElles possèdent un triade catalytique impliquant une serine, une histidine et un acide aspartique. pH optimal 8

protéases à thiol Elle possède un site actif avec cystéine qui va faire une attaque nucléophile

Protéases AcidesElle vont attaquer le substrat grâce à un acide aspartique à pH acide

Métalloprotéases.Elle possèdent un ion métallique, souvent le Zn. Ce métal va jouer le rôle d'acide de Lewis pour activer une molécule d'eau

Les protases à serine

Dans cette famille, on rencontre les endoprotéases de la digestion synthétisées dans le pancreas:La trypsine coupe après une lysine ou une arginineLa chymotrysine coupe après un acide aminé aromatique ou hydrophobe (W,Y,F,L)L'elastase coupe après après des petit acides aminé neutre (A,V,G)

Avec ce cocktail, il y a peu de chance qu'une protéine résiste à la protéolyse

Autre enzymeLa subtilisine

L'hydrolyse de la liaison peptidique sans assistance

Ca C

O

N Ca

H

Rappelle plan peptidique résonne

O

H H

Ca C

O-

N Ca

HOH

+ H+

Soucis.-On a brisé la résonnance qui rendait la liaison stable.-On crée une charge négative non stabilisé-Le proton de l'eau n'a pas d'accepteur (eau mauvais accepteur)

Ca C

O-

N Ca

HO

+ H+

H

Soucis-L'azote va développer un charge négativecette charge va être compenser par un proton-L'eau est un mauvais donneur

Ca C

O

N+ Ca

HO-

H+

Ca C

O

N Ca

HOH

H+

H

Dans le solvantL'acide se déprotone et l'azote se protone. (automatique, en raison des pKa)

La liaison peptidique se brise

Le 2 espèces se sépare

Mécanisme générale des triades catalytique les protéase à serine

Le site actif est composé de 3 acides aminé principaux:-Une serine-Une histidine-Un acide aspartique

La pKa normal d'une serine est de 13.En principe cette acide aminé n'est pas déprotoné et ne peut pas faire d'attaque nucléophile.

Dans une triade catalytique. En face du proton de la serine se trouve une histidinePka normal 6).

Cette histidine est rendu beaucoup plus basique (pKa 12) car son deuxième azote est en interaction avec un acide aspartique qui stabilise la charge de l'histidine.

Ainsi le proton de la serine est accepté par l'histidine rendu beaucoup plus basique. La serine peu maintenant se déprotonner et être réactive

Serine réactive

AspCOO-

AspCOO-

AspCOO-

AspCOO-

AspCOO-

AspCOO-

Etape 1.

La serine se déprotone (grace à la triade) et fait une attaque nucléophile sur l'atome de carbone du carbonyle (SP2).

Il y a la formation d'un intermédiaire acyl-enzyme négatif et tétraédrique.

La charge négative est stabilisée par une poche appelé "trou oxyanion"

L'intermédiaire tétraédrique est mieux stabilisé que la molécule plane.L'etat de transition est favorisé.(déformation du substrat au profit de l'etat intermédiaire.

AspCOO- Asp

COO-

Trou oxyanion

Etape 2

La liaison se coupe

La charge développé sur l'azote est compensé par la captation du proton qui était initialement sur l'histidine.

AspCOO-

AspCOO-

Etape 3

La partie C-terminal de la protéine clivé part.

Une molécule d'eau arrive.

Mécanisme à 2 temps, Mécanisme ping-pong

AspCOO-

AspCOO-

Etape 4

La molécule d'eau est activée.Elle est deprotoné par l'histidne très basique (asp)

La molécule d'eau attaque l'acyl-enzyme.

L'etat intermédiaire tétraédrique et sa charge négative sont à nouveau stabilisé par l'enzyme

Trou oxyanion

AspCOO-

AspCOO-

C'est l'étape limitante de la réaction car la molécule d'eau est moins réactive que la serine

AspCOO-

Etape 5

L'ancienne partie N-term de la protéine clivé se décroche.L'enzyme est régénéré

Activation des groupes réactifsserineeau

Les protons nécessaires sont à disposition

Les états intermédiaires tétraédriques et négatif sont stabilisés et favorisés

Bilan.