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CHMI 2227F Biochimie I. Enzymes: Régulation. Dans tout organisme vivant, l’activité des enzymes est soumies à une régulation trèes serrée afin que le produit de la réaction satisfasse aux besoins de la cellule:

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CHMI 2227F Biochimie I

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Presentation Transcript


Chmi 2227f biochimie i

CHMI 2227FBiochimie I

Enzymes:

Régulation

CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.


R gulation de l activit enzymatique

Dans tout organisme vivant, l’activité des enzymes est soumies à une régulation trèes serrée afin que le produit de la réaction satisfasse aux besoins de la cellule:

Les enzymes peuvent être activés: la réaction est stimulée pour générer davantage de produit;

Les enzymes peuvent être inactivés (i.e. inhibés): la réaction est ralentie pour diminuer la quantité de produit formé;

Plusieurs stratégies sont utilisées pour moduler (i.e. activer ou inhiber) les enzymes:

3- Modification covalente:

Phosphorylation sur Ser/Thr/Tyr

4- Dégradation de l’enzyme

5- Protéolyse limitée

Régulation de l’activité enzymatique

  • 1-Allostérie

    • Inhibition par le produit

    • Activation par le substrat/cofacteur

  • 2- Liaison d’une sous-unité régulatrice

CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.


R gulation de l activit enzymatique 1 allost rie

Régulation de l’activité enzymatique1. Allostérie

  • Fréquemment utilisée pour contrôler l’activité des enzymes métaboliques:

    • Inhibition par le produit final de la voie métabolique;

    • Activation par un produit généré tôt dans la voie métabolique;

  • Basé sur le principe de coopérativité:

    • La liaison d’une petite molécule à l’enzyme modifie la structure 3-D de ce dernier et interfère avec son habileté à catalyser la réaction;

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R gulation de l activit enzymatique 1 allost rie1

ATCase

Carbomoyl

phosphate

Asp

Régulation de l’activité enzymatique1. Allostérie

  • Exemple: Aspartate transcarbomoylase (ATCase):

    • Impliqué dans la première d’une série de réactions menant à la synthèse du CTP;

  • CTP (le produit final de la voie métabolique) inhibe l’ATCase par allostérie;

  • ATP active ATCase, aussi par allostérie (compétitionne avec le CTP pour des sites de liaison régulateurs sur l’ATCase);

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R gulation de l activit enzymatique 1 allost rie atcase

Régulation de l’activité enzymatique1. Allostérie - ATCase

CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.


R gulation de l activit enzymatique 1 allost rie atcase1

CTP

ATCase

Régulation de l’activité enzymatique1. Allostérie - ATCase

CHMI 2227 - E.R. Gauthier, Ph.D.


R gulation de l activit enzymatique 2 sous unit s r gulatrices

ATP

Adénylate

Cyclase

AMPc

AMPc

Phosphodiestérase

Caféine

AMP

Régulation de l’activité enzymatique2. Sous-unités régulatrices

  • L’AMPc est produit à partir de l’ATP via l’action de l’adénylate cyclase;

  • La liaison de l’AMPc à la sous-unité régulatrice de la PKA libère la sous-unité catalytique, qui devient alors pleinement active;

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R gulation de l activit enzymatique 3 r gulation par modification covalente

Régulation de l’activité enzymatique3. Régulation par modification covalente

  • Certaines chaînes latérales de plusieurs enzymes sont la cible de modifications covalentes, elles-mêmes catalysées par d’autres enzymes;

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R gulation de l activit enzymatique 3 r gulation par phosphorylation

Régulation de l’activité enzymatique3. Régulation par phosphorylation

  • L’ajout d’un groupe phosphate (phosphorylation) par des protéines kinases et leur élimination (par des protéines phosphatases) est une stratégie très fréquemment utilisée pour moduler l’activité des enzymes;

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R gulation de l activit enzymatique 3 r gulation par phosphorylation adr naline

Récepteur de l’adrénaline

Adénylate cyclase

Adrénaline

Extérieur de la cellule

Intérieur de la cellule

Protéine G

ATP

AMPc

Glycogène

(entrepôt de glucose)

Protéine Kinase A

(inactive)

Phosphorylase

kinase

Glycogène

Phosphorylase-PO4

a

a

a

g

g

b

b

↑Glucose intracellulaire

PKA-cAMP

(active)

↑Energie

Phosphorylase

Kinase-PO4

Glycogène

Phosphorylase

Cours vite vite!

Régulation de l’activité enzymatique3. Régulation par phosphorylation  Adrénaline

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R gulation de l activit enzymatique 4 r gulation de la stabilit de l enzyme

Régulation de l’activité enzymatique4. Régulation de la stabilité de l’enzyme

  • Les protéines cellulaires sont constamment synthétisées et détruites;

  • La régulation serrée de la synthèse et de la dégradation protéique participe à la modulation de l’activité enzymatique;

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R gulation de l activit enzymatique 4 r gulation de la stabilit de l enzyme1

Ub

E1

Ub

Enzyme

E1

E2

Ub

E2

E3

E3

Ub

Enzyme

Ub

Ub

Ub

Ub

Régulation de l’activité enzymatique4. Régulation de la stabilité de l’enzyme

  • Ubiquitine:

    • Protéine de 76 acides aminés

    • Marque les protéines ciblées pour leur dégradation;

  • L’ubiquitine est attachée à la protéine cible par l’action consécutive de trois enzymes (E1, E2 and E3);

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R gulation de l activit enzymatique 4 r gulation de la stabilit de l enzyme2

Enzyme

Ub

Ub

Ub

Ub

Ub

Ub

Ub

Ub

Protéasome

Enzyme

dégradée

Régulation de l’activité enzymatique4. Régulation de la stabilité de l’enzyme

  • Les protéines polyubiquitinylées sont ciblées par une très grosse protéine appelée protéasome:

    • Contient plusieurs sous-unités avec activités protéases (i.e. qui hydrolysent les liens peptidiques);

  • La dégradation de l’enzyme résultera ainsi en une diminution de la formation du produit de la réaction catalysée par l’enzyme;

  • Ce phénomène est extrèmement important: le cycle cellulaire (croissance cellulaire  synthèse d’ADN  mitose) est régulé de façon très serrée par la dégradation bien contrôlée d’une série de protéines appelées cyclines.

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R gulation de l activit enzymatique 5 prot olyse limit e

Régulation de l’activité enzymatique5. Protéolyse limitée

  • Plusieurs enzymes (particulièrement les enzymes digestives) sont initialement synthétisées en tant que précurseurs inactifs (zymogènes / proenzymes);

  • L’activation de ces enzymes est possible via l’hydrolyse d’un nombre limité de liens peptidiques (généralement 2-3);

  • L’enzyme mature est donc formé de 2 à 3 chaînes, maintenues ensemble par des ponts disulfures;

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R gulation de l activit enzymatique 5 prot olyse limit e1

Régulation de l’activité enzymatique5. Protéolyse limitée

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R gulation de l activit enzymatique 5 prot olyse limit e2

Petit intestin

Sécrétées par

le pancréas

Régulation de l’activité enzymatique5. Protéolyse limitée

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R gulation de l activit enzymatique 5 prot olyse limit e3

Régulation de l’activité enzymatique5. Protéolyse limitée

  • L’inhibiteur de la trypsine pancréatique inhibe la trypsine, et prévient l’activation de la cascade de protéolyse qui pourrait être enclenchée dans le pancréas par des traces de trypsine activée;

  • Une déficience héréditaire d’un autre inhibiteur de protéase (a1-antitrypsine, inhibe l’élastase), endommage gravement les poumons et mène à l’emphysème.

  • La fumée de cigarette oxyde un acide aminé important de l’a1-antitrypsine, menant à son inactivation et à l’emphysème.

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