Structure et classification des enzymes
La structure et la classification des enzymes constituent le domaine de l'enzymologie qui décrit de quoi les enzymes sont constituées, comment leur forme tridimensionnelle crée un site catalytique, et comment les milliers d'enzymes connues sont organisées selon un système de nomenclature systématique. Il relie l'architecture des protéines à la fonction catalytique et fournit le vocabulaire commun utilisé pour identifier et comparer les enzymes en biologie et en médecine.
Definition
Les enzymes sont des protéines (et, dans certains cas, des ARN) qui catalysent des réactions biochimiques ; leur structure détermine un site actif de liaison au substrat, et elles sont classées systématiquement selon le type de réaction qu'elles catalysent, en utilisant le système de numérotation EC.
Scope
Ce domaine oriente le lecteur vers les bases structurelles de la catalyse enzymatique et vers les conventions utilisées pour nommer et classer les enzymes. Il aborde la structure des protéines et les sites actifs, le système de numérotation de la Commission des Enzymes (EC), les cofacteurs et les groupes prosthétiques, le repliement des protéines et leur assemblage en enzymes fonctionnelles, ainsi que les isoenzymes (formes moléculaires multiples de la même activité catalytique). Il les traite comme des sujets de référence en biochimie et ne constitue pas une source de conseils cliniques ou de posologie.
Sub-topics
Core questions
- Comment la structure tridimensionnelle d'une protéine crée-t-elle un site actif catalytique ?
- Comment les enzymes sont-elles nommées et classées systématiquement ?
- Quels cofacteurs non protéiques les enzymes nécessitent-elles, et comment se lient-ils ?
- Comment un polypeptide non replié atteint-il le repliement précis nécessaire à la catalyse ?
- Pourquoi une même activité catalytique existe-t-elle souvent sous plusieurs formes moléculaires distinctes ?
Key concepts
- Site actif et résidus catalytiques
- Spécificité du substrat
- Classification de la Commission des Enzymes (EC)
- Cofacteurs, coenzymes et groupes prosthétiques
- Apoenzyme et holoenzyme
- Repliement des protéines et assemblage quaternaire
- Isoenzymes (formes moléculaires multiples)
Key theories
- Ajustement induit
- La liaison du substrat induit un changement de conformation de l'enzyme, de sorte que le site actif se moule autour du substrat, affinant ainsi l'ancienne image rigide de la spécificité par le modèle clé-serrure.
- Hypothèse thermodynamique d'Anfinsen
- La structure repliée native d'une protéine, et donc sa compétence catalytique, est déterminée par sa séquence d'acides aminés dans des conditions physiologiques, ce qui implique que l'information de repliement est encodée dans la séquence elle-même.
Mechanisms
La séquence d'acides aminés d'une enzyme se replie en une structure tridimensionnelle définie qui rassemble des résidus particuliers pour former un site actif, où les substrats se lient et la réaction chimique est accélérée. De nombreuses enzymes nécessitent en outre des cofacteurs ou des groupes prosthétiques pour compléter leur machinerie catalytique, et beaucoup ne fonctionnent que sous forme d'assemblages repliés, souvent multi-sous-unitaires. La même activité catalytique peut être réalisée par plusieurs isoenzymes structurellement distinctes, encodées par des gènes différents ou assemblées à partir de sous-unités différentes. À travers tous ces aspects, le système EC fournit une étiquette basée sur la réaction qui associe une fonction catalytique donnée à un identifiant numérique unique.
Clinical relevance
La compréhension de la structure et de la classification des enzymes est fondamentale pour la manière dont les enzymes sont identifiées, mesurées et discutées en médecine de laboratoire et en pharmacologie. Les profils d'isoenzymes et la classification des enzymes éclairent la conception des dosages enzymatiques diagnostiques et des médicaments ciblant les enzymes. Cette entrée fournit un éclairage éducatif sur le cadre structurel et de nomenclature et ne constitue pas une base pour les décisions diagnostiques ou thérapeutiques.
Evidence & guidelines
La nomenclature enzymatique est maintenue par le Comité de Nomenclature de l'Union Internationale de Biochimie et de Biologie Moléculaire (IUBMB) et est gérée dans des ressources publiques telles que la base de données ENZYME, qui définissent ensemble la numérotation EC utilisée en biochimie.
History
L'étude systématique de la structure des enzymes a suivi la reconnaissance que les enzymes sont des protéines et la détermination des premières structures enzymatiques au milieu du XXe siècle. La proposition d'ajustement induit (induced-fit) de Koshland (1958) et les études de repliement d'Anfinsen (travaux culminant dans sa synthèse de 1973) ont lié la séquence, la structure et la fonction catalytique, tandis que la description par Markert et Moller en 1959 de multiples formes moléculaires a introduit le concept d'isoenzyme. Parallèlement, la Commission des Enzymes a établi une classification basée sur les réactions qui, maintenue aujourd'hui par l'IUBMB et la base de données ENZYME, attribue à chaque activité caractérisée un numéro EC unique.
Key figures
- Christian B. Anfinsen
- Daniel E. Koshland
- Clement L. Markert
- Amos Bairoch
Related topics
Seminal works
- koshland-1958
- anfinsen-1973
- markert-moller-1959
- bairoch-2000
Frequently asked questions
- Que classe réellement la classification des enzymes ?
- Le système de la Commission des Enzymes classe les enzymes selon le type de réaction chimique qu'elles catalysent, et non selon leur structure ou leur origine, attribuant à chaque activité un numéro EC en quatre parties.
- Toutes les enzymes sont-elles des protéines ?
- La plupart des enzymes sont des protéines dont la structure repliée crée le site actif, mais certaines activités catalytiques sont réalisées par des molécules d'ARN (ribozymes) ; ce domaine se concentre sur les enzymes protéiques qui dominent le métabolisme.