Inactivation et dégradation des enzymes

L'inactivation et la dégradation des enzymes sont les processus par lesquels une cellule met fin à l'activité d'une enzyme, soit par la perte de son état fonctionnel, soit par sa destruction physique. Conjointement avec la synthèse, la dégradation régulée détermine la quantité à l'état d'équilibre de chaque enzyme et offre un niveau de contrôle plus lent mais décisif, au-delà de l'inhibition réversible.

Definition

L'inactivation enzymatique est la perte de la fonction catalytique d'une enzyme par dénaturation, modification covalente ou altération ; la dégradation enzymatique est la destruction protéolytique régulée de la protéine enzymatique, ce qui diminue sa concentration cellulaire.

Scope

Cette entrée aborde la perte d'activité par dénaturation et modification covalente, ainsi que le renouvellement régulé des enzymes par les systèmes protéolytiques intracellulaires, principalement la voie ubiquitine-protéasome. Il s'agit d'une référence biochimique, et non d'une directive clinique.

Core questions

• Qu'est-ce qui distingue la perte d'activité (inactivation) de la destruction physique (dégradation) ?
• Comment la cellule marque-t-elle sélectivement des enzymes spécifiques pour la dégradation ?
• Comment le renouvellement régulé détermine-t-il la quantité d'une enzyme présente à l'état d'équilibre ?

Key concepts

• Inactivation vs dégradation
• Dénaturation et altération covalente
• Marquage par l'ubiquitine
• Protéasome 26S
• Demi-vie et renouvellement des enzymes
• Concentration enzymatique à l'état d'équilibre

Key theories

Système ubiquitine-protéasome de dégradation sélective

Les protéines destinées à la destruction sont marquées de manière covalente par des chaînes d'ubiquitine via une cascade d'enzymes activatrices, conjuguantes et ligases, puis reconnues et dégradées par le protéasome 26S ; cela assure un contrôle sélectif et régulé des niveaux d'enzymes cellulaires.

Mechanisms

Une enzyme peut perdre son activité sans être détruite, par exemple par dénaturation, oxydation ou modification covalente au niveau du site actif, cette dernière se chevauchant avec l'inhibition irréversible (Kitz & Wilson, 1962). Distincte de cela, la dégradation régulée élimine la protéine enzymatique elle-même : chez les eucaryotes, la voie principale est le système ubiquitine-protéasome, dans lequel une cascade d'enzymes E1 activatrices, E2 conjuguantes et E3 ligases attache des chaînes d'ubiquitine à une cible, la marquant pour la reconnaissance et l'hydrolyse par le protéasome 26S (Hershko & Ciechanover, 1998 ; Glickman & Ciechanover, 2002). Étant donné que le niveau d'équilibre d'une enzyme reflète l'équilibre entre la synthèse et la dégradation, le contrôle de sa demi-vie constitue un moyen puissant de réguler son activité sur des périodes allant de quelques minutes à plusieurs heures (Cornish-Bowden, 2012).

Clinical relevance

La dégradation régulée des protéines régit l'abondance de nombreuses enzymes et protéines régulatrices, et la voie ubiquitine-protéasome est la cible de stratégies thérapeutiques établies et émergentes ; la compréhension du renouvellement clarifie pourquoi la quantité d'enzyme, et pas seulement son activité, peut constituer un point de contrôle (Glickman & Ciechanover, 2002). Cette entrée décrit la biologie à des fins de référence et d'éducation et ne fournit pas de conseils de traitement.

History

Bien que la perte d'activité enzymatique par dénaturation et altération covalente ait été reconnue depuis longtemps, la base moléculaire de la dégradation protéique régulée et sélective a émergé des travaux sur le système ubiquitine à la fin du XXe siècle, examinés de manière exhaustive par Hershko et Ciechanover en 1998 (Hershko & Ciechanover, 1998) et par Glickman et Ciechanover en 2002 (Glickman & Ciechanover, 2002). Cela a établi la dégradation comme un processus régulateur délibéré plutôt qu'une simple élimination.

Key figures

• Avram Hershko
• Aaron Ciechanover
• Michael H. Glickman
• Irwin B. Wilson

Seminal works

• hershko-ciechanover-1998
• glickman-ciechanover-2002

Frequently asked questions

Quelle est la différence entre l'inactivation enzymatique et la dégradation enzymatique ?

L'inactivation est la perte de la fonction catalytique alors que la protéine peut toujours être présente (par exemple par dénaturation ou modification covalente) ; la dégradation est la décomposition réelle de la protéine enzymatique, ce qui réduit sa quantité dans la cellule.

Comment la cellule choisit-elle les enzymes à dégrader ?

Les protéines cibles sont sélectivement marquées par des chaînes d'ubiquitine par des enzymes ligases spécifiques, et ce marqueur est reconnu par le protéasome 26S, qui dégrade ensuite la protéine marquée.