Isoenzymes et formes multiples

Une même activité catalytique est souvent assurée par plusieurs formes moléculaires distinctes d'une enzyme. Ces isoenzymes catalysent la même réaction mais diffèrent par leur séquence d'acides aminés, leur structure ou leur composition en sous-unités, et peuvent être exprimées différemment selon les tissus et les stades de développement, conférant ainsi à une même étape métabolique des propriétés adaptées localement.

Definition

Les isoenzymes (isozymes) sont des formes moléculaires multiples d'une enzyme qui catalysent la même réaction mais diffèrent par leur structure primaire, leur composition en sous-unités ou leurs propriétés physiques, souvent issues de gènes distincts ou de différentes combinaisons de sous-unités.

Scope

Cet article aborde la nature des isoenzymes et leur origine, la famille de la lactate déshydrogénase comme illustration classique, l'expression des profils d'isoenzymes spécifique aux tissus et au développement, ainsi que les méthodes de détection de ces profils. Il s'agit d'un traitement de référence sur la multiplicité enzymatique et non d'une source d'interprétation diagnostique ou de conseils cliniques.

Core questions

• Que sont les isoenzymes et en quoi diffèrent-elles les unes des autres ?
• Comment les isoenzymes apparaissent-elles ?
• Pourquoi la même réaction nécessite-t-elle des formes spécifiques aux tissus ?
• Comment les profils d'isoenzymes sont-ils détectés et décrits ?

Key concepts

• Formes moléculaires multiples d'une enzyme
• Combinaison de sous-unités (par exemple, hétérotétramères de LDH)
• Gènes distincts versus variants post-traductionnels
• Expression spécifique aux tissus et au développement
• Différences cinétiques et régulatrices entre les isoenzymes
• Séparation électrophorétique des isoenzymes

Mechanisms

Les isoenzymes peuvent provenir de gènes distincts, d'un traitement alternatif ou de différentes combinaisons de sous-unités assemblées en enzyme active. L'exemple classique est la lactate déshydrogénase, dont la forme active est un tétramère construit à partir de deux types de sous-unités ; les cinq combinaisons possibles donnent cinq isoenzymes avec des distributions tissulaires et des propriétés cinétiques caractéristiques. Étant donné que ces formes diffèrent par leur charge et leur structure, elles peuvent être séparées par électrophorèse, révélant des profils spécifiques aux tissus et aux stades de développement. Ces différences permettent d'adapter la même étape chimique aux demandes métaboliques locales tout en partageant une identité catalytique unique, raison pour laquelle les isoenzymes reçoivent toujours un numéro EC commun.

Clinical relevance

Étant donné que les profils d'isoenzymes diffèrent entre les tissus, l'abondance relative de formes particulières peut refléter l'origine tissulaire, un principe qui sous-tend l'utilisation des profils enzymatiques en médecine de laboratoire. Cet article explique la biochimie des isoenzymes à titre de référence et ne constitue pas une base pour l'interprétation diagnostique ou les décisions de traitement.

History

La reconnaissance qu'une activité enzymatique pouvait exister sous plusieurs formes séparables s'est concrétisée à la fin des années 1950, lorsque Markert et Moller (1959) ont décrit des formes multiples spécifiques aux tissus, au développement et aux espèces, et ont introduit le terme isozyme. Les expériences ultérieures de dissociation et de recombinaison de Markert (1963) ont montré que les isoenzymes de la lactate déshydrogénase sont construites à partir de sous-unités interchangeables, fournissant une explication structurelle de la multiplicité enzymatique qui est devenue un modèle pour le domaine.

Key figures

• Clement L. Markert

Seminal works

• markert-moller-1959
• markert-1963

Frequently asked questions

Si les isoenzymes sont des protéines différentes, pourquoi partagent-elles un numéro EC ?

Parce que le système EC classe les enzymes par la réaction qu'elles catalysent, et les isoenzymes catalysent la même réaction ; leurs différences structurelles ne modifient pas l'identité catalytique enregistrée par le numéro EC.

Comment les isoenzymes d'une même enzyme se retrouvent-elles dans différents tissus ?

Différents gènes ou combinaisons de sous-unités sont exprimés dans différents tissus et stades de développement, de sorte que chaque tissu assemble la combinaison d'isoenzymes adaptée à ses besoins métaboliques.