Obj.: Montrer la liaison entre la structure spatiale
et lactivité dune enzyme en prenant comme exemple le
lysozyme |
Pour faire
en sorte que des réactions chimiques dans une cellule vivante se déroulent
à une vitesse acceptable, la cellule utilise toute une série de catalyseurs
ou denzymes. Ces enzymes, la plupart du temps des protéines, accélèrent
les réactions dun facteur sélevant jusquà 106
! Au cours de la réaction, le substrat va se lier dans le site actif de
lenzyme; les inter-réactions enzyme-substrat sont très spécifiques:
le substrat dune enzyme ne va pas se lier dans le site actif dune
autre enzyme. Cette spécificité résulte des formes complémentaires du
substrat et du creux ou de la fente dans lequel il se lie.
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En loccurrence, on fera
souvent référence au principe de la clé-serrure. La première structure enzymatique
qui a été déterminée est celle du lysozyme, isolé du blanc duf
de poule (1966). Le lysozyme est présent par exemple dans les larmes et
dans la salive et il est en mesure de, pour ainsi dire, dissoudre un certain
nombre de bactéries en pratiquant des coupures dans la paroi cellulaire
des polysaccharides. La structure en trois dimensions du lysozyme humain
(à droite, référence: P.J. Artymiuk & C.C.F. Blake, J. Mol. Biol., 152,
737 (1981), Protein Databank code: 1lz1) est constituée par 130 acides aminés
et par un mélange dhélices a et de feuillets
b. Le site actif se trouve dans une fente profonde
dans laquelle viennent se loger approximativement six unités de sucre de
la chaîne de polysaccharides qui doit être scindée.
On a pu également découvrir le mécanisme catalytique via la structure cristalline.
En loccurrence, lacide glutamique 35 et lacide aspartique
53 jouent le rôle principal. Ces deux acides sont liés de part et dautre
de la chaîne de sucre. Le groupe acide de glu 35 cède un proton à latome
doxygène du glycoside entre les unités de sucre 4 et 5 (schéma à gauche),
si bien que cette liaison est rompue. Latome de carbone 1 du noyau
de sucre situé à droite est positivement chargé (carbocation) et se trouve
stabilisé par la proximité du groupe carboxyle de asp 53. Le carbocation
réagit avec un groupe hydroxyle provenant du solvant, si bien que glu 35
est à nouveau protoné et que la chaîne scindée quitte le centre actif.
Par diffraction des rayons X, on a pu déjà déterminer le mécanisme de fonctionnement
dun grand nombre denzymes. |