Liaison des cofacteurs et groupes prosthétiques

De nombreuses enzymes ne peuvent pas catalyser leurs réactions avec les seuls résidus d'acides aminés ; elles nécessitent un partenaire non protéique — un ion métallique ou une coenzyme organique — pour compléter leur machinerie catalytique. Ces cofacteurs peuvent se lier de manière lâche ou être attachés de façon permanente en tant que groupes prosthétiques, et leur liaison convertit une protéine inactive en une enzyme fonctionnelle.

Definition

Un cofacteur est un composant chimique non protéique requis pour l'activité d'une enzyme ; les cofacteurs organiques liés de manière étroite ou covalente sont appelés groupes prosthétiques, la protéine inactive seule est l'apoenzyme, et la protéine plus le cofacteur constitue l'holoenzyme active.

Scope

Cette entrée aborde la distinction entre les cofacteurs, les coenzymes et les groupes prosthétiques ; la relation apoenzyme/holoenzyme ; la manière dont les ions métalliques et les cofacteurs organiques participent à la catalyse ; et le lien entre de nombreuses coenzymes et les vitamines alimentaires. Il s'agit d'un traitement de référence des cofacteurs enzymatiques et non d'une source de conseils nutritionnels ou de posologie.

Core questions

• Quelle est la différence entre un cofacteur, une coenzyme et un groupe prosthétique ?
• Comment les cofacteurs liés contribuent-ils à la catalyse ?
• Qu'est-ce qui distingue une apoenzyme d'une holoenzyme ?
• Comment de nombreuses coenzymes sont-elles liées aux vitamines ?

Key concepts

• Cofacteur versus coenzyme versus groupe prosthétique
• Apoenzyme et holoenzyme
• Cofacteurs ioniques métalliques
• Cofacteurs fortement liés (prostétiques) versus faiblement liés
• Coenzymes dérivées de vitamines
• Bras porteurs oscillants dans les enzymes multi-étapes

Mechanisms

Les cofacteurs étendent la chimie limitée disponible à partir des vingt acides aminés standards. Les ions métalliques peuvent polariser les substrats, stabiliser les charges ou participer directement aux étapes redox, tandis que les coenzymes organiques agissent comme transporteurs d'électrons, de groupes chimiques ou d'énergie entre les réactions. Les coenzymes faiblement associées se diffusent sur et hors de l'enzyme, tandis que les groupes prosthétiques restent liés, parfois de manière covalente, tout au long de la catalyse ; dans certaines enzymes multifonctionnelles, un groupe prosthétique est situé sur un « bras oscillant » flexible qui achemine les intermédiaires entre les sites actifs. La liaison du cofacteur approprié convertit l'apoenzyme inactive en holoenzyme catalytiquement compétente.

Clinical relevance

Étant donné que de nombreuses coenzymes sont dérivées de vitamines, le concept de cofacteur relie la fonction enzymatique à la nutrition et explique pourquoi certains micronutriments sont essentiels au métabolisme. Cette entrée décrit la biochimie de la liaison des cofacteurs à titre de référence et ne constitue pas une base pour la supplémentation alimentaire ou les décisions de traitement.

History

La reconnaissance que certaines enzymes nécessitent un facteur accessoire dissociable et thermostable est apparue au début du XXe siècle lors d'études sur la fermentation, où le terme coenzyme a été introduit. Au fur et à mesure que les coenzymes individuelles étaient identifiées, beaucoup se sont avérées être des dérivés de vitamines alimentaires, liant ainsi l'enzymologie à la nutrition. Des travaux structuraux ultérieurs ont clarifié la manière dont les groupes prosthétiques fortement liés et les bras porteurs mobiles fonctionnent au sein des assemblages enzymatiques multifonctionnels (Perham, 2000).

Key figures

• Richard N. Perham

Seminal works

• perham-2000

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre une coenzyme et un groupe prosthétique ?

Les deux sont des cofacteurs organiques, mais une coenzyme se lie généralement de manière lâche et se dissocie après la réaction, tandis qu'un groupe prosthétique reste lié de manière étroite ou covalente à l'enzyme tout au long de la catalyse.

Qu'entend-on par apoenzyme et holoenzyme ?

L'apoenzyme est le composant protéique sans son cofacteur et est catalytiquement inactive ; l'holoenzyme est l'enzyme complète et active formée lorsque la protéine est associée à son cofacteur requis.