Coenzymes et Cofacteurs
Les coenzymes et les cofacteurs sont les auxiliaires non protéiques dont de nombreuses enzymes ont besoin pour catalyser les réactions. Ils apportent une chimie que les chaînes latérales d'acides aminés seules ne peuvent fournir : en transférant des électrons, en transportant des groupes fonctionnels ou en positionnant un ion métallique réactif dans le site actif. Ce domaine regroupe les principales classes de ces molécules auxiliaires et les enzymes qui en dépendent.
Definition
Un cofacteur est un composant chimique non protéique nécessaire à l'activité d'une enzyme ; les cofacteurs organiques sont appelés coenzymes, un cofacteur fortement ou lié de manière covalente est un groupe prosthétique, et la protéine catalytiquement inactive dépourvue de son cofacteur est une apoenzyme qui devient une holoenzyme active une fois le cofacteur lié.
Scope
Ce domaine couvre les coenzymes organiques (y compris les transporteurs redox tels que le NAD+ et le FAD et les nombreux coenzymes dérivés de vitamines), les cofacteurs inorganiques à base d'ions métalliques, les enzymes dépendantes des métaux qui les utilisent, et la catégorie plus large des cofacteurs organiques fortement liés et des groupes prosthétiques. Il est organisé comme un aperçu de référence de la biochimie des cofacteurs enzymatiques, et non comme un guide clinique.
Sub-topics
Core questions
- Quelle chimie les cofacteurs ajoutent-ils que les chaînes latérales des protéines ne peuvent fournir ?
- Comment les coenzymes se distinguent-ils des groupes prosthétiques et des cofacteurs à base d'ions métalliques ?
- Quelles vitamines servent de précurseurs aux coenzymes, et comment cela relie-t-il la nutrition à la fonction enzymatique ?
- Comment les enzymes acquièrent-elles et discriminent-elles les ions métalliques ?
Key concepts
- Apoenzyme, holoenzyme et liaison du cofacteur
- Coenzyme versus groupe prosthétique
- Co-substrat (dissociable) versus cofacteurs fortement liés
- Coenzymes redox en tant que transporteurs d'électrons
- Coenzymes de transfert de groupe
- Coenzymes dérivés de vitamines
- Cofacteurs à base d'ions métalliques et métalloenzymes
- Régénération et renouvellement des cofacteurs
Mechanisms
Les cofacteurs élargissent le répertoire catalytique des protéines. Les coenzymes redox tels que le NAD+ et le FAD acheminent les électrons et les hydrures entre les substrats et les voies respiratoires ou biosynthétiques, cyclant entre les formes oxydées et réduites (Verdin, 2015 ; Holm et al., 1996). Les coenzymes de transfert de groupe, beaucoup dérivés de vitamines hydrosolubles, transportent des groupes chimiques : le pyridoxal 5'-phosphate forme une base de Schiff qui mobilise la chimie des acides aminés, par exemple (Eliot & Kirsch, 2004). Les ions métalliques agissent comme des acides de Lewis, des centres redox ou des ancres structurelles. Un coenzyme dissociable se comporte comme un co-substrat qui est consommé et régénéré, tandis qu'un groupe prosthétique reste lié tout au long du cycle catalytique. L'apoenzyme est inactive jusqu'à ce qu'elle lie son cofacteur pour former l'holoenzyme fonctionnelle (Nelson & Cox, 2021).
Clinical relevance
Étant donné que de nombreux coenzymes dérivent de vitamines et d'oligo-éléments, la biochimie des cofacteurs sous-tend le lien entre le statut en micronutriments et la fonction enzymatique décrit en nutrition et métabolisme. Les sujets abordés ici expliquent comment les cofacteurs permettent la catalyse au niveau mécanistique ; ils décrivent la biochimie et ne constituent pas une base pour le diagnostic individuel, la posologie ou le traitement.
History
Le concept de cofacteur est né des travaux du début du XXe siècle montrant que des 'co-ferments' dialysables et thermostables étaient nécessaires aux côtés des protéines enzymatiques, et que plusieurs d'entre eux étaient liés aux vitamines nouvellement découvertes. Des études structurales et mécanistiques menées au cours de la seconde moitié du XXe siècle ont ensuite défini le fonctionnement des coenzymes redox, des coenzymes dérivés de vitamines et des sites métalliques, tel que synthétisé dans des revues sur les sites métalliques biologiques et sur le pyridoxal-phosphate et les coenzymes apparentés (Holm et al., 1996 ; Eliot & Kirsch, 2004).
Related topics
Seminal works
- holm-1996
- eliot-2004
- verdin-2015
Frequently asked questions
- Quelle est la différence entre un coenzyme et un cofacteur ?
- Cofacteur est le terme général désignant tout composant non protéique dont une enzyme a besoin ; coenzyme se réfère spécifiquement aux cofacteurs organiques (tels que le NAD+ ou la coenzyme A), tandis que les ions métalliques sont des cofacteurs inorganiques.
- Qu'est-ce qu'un groupe prosthétique ?
- Un groupe prosthétique est un cofacteur qui est fortement ou lié de manière covalente à l'enzyme et reste attaché tout au long du cycle catalytique, contrairement à un coenzyme dissociable qui va et vient comme un co-substrat.