Concept d’Apoenzyme
Le terme Apoenzyme désigne la portion polypeptidique ou protéinique d’une enzyme dépourvue de cofacteurs et catalytiquement inactive.
Les enzymes peuvent être classées en deux groupes selon leur structure générale: les enzymes simples et les enzymes conjuguées. Les enzymes simples sont exclusivement constituées de chaînes polypeptidiques (c’est-à-dire de protéine), telles que la trypsine, la pepsine ou les ribonucléases. Cependant, la plupart des enzymes sont des enzymes conjuguées, c’est-à-dire qu’elles nécessitent de la connexion d’une ou plusieurs unités non protéiques, appelées cofacteurs, pour pouvoir exercer une activité catalytique. Le composé protéique ou polypeptidique de ce complexe est appelé apoenzyme et est enzymatiquement inactif. D’un autre côté, l’ensemble formé par l’apoenzyme et le (s) cofacteur (s) est appelé holoenzyme.
Représentation schématique simplifiée des différents constituants d’une enzyme du type conjuguée.
Le cofacteur (composé non protéique de l’enzyme) fournit des groupes fonctionnels chimiquement réactifs, en plus de ceux qui sont présents dans les chaînes polypeptidiques de l’apoenzyme. L’union du cofacteur à l’apoenzyme varie selon les cas et peut se produire par le biais de liaisons faibles et provisoires (uniquement lors de la réaction enzymatique) ou par des liaisons covalentes (très fortes) qui maintiennent le cofacteur fermement attaché à l’apoenzyme. Le mécanisme d’activation du cofacteur s’effectue soit par un changement de la conformation de la protéine, en changeant sa forme géométrique, soit par une participation directe dans le mécanisme de la réaction enzymatique.
Les cofacteurs peuvent être du type coenzyme, groupement prosthétique ou ion métallique.
– Coenzyme: Une substance organique non protéique, thermostable, faiblement liée à l’apoenzyme et souvent dérivée d’une vitamine de type B. Quelques exemples de coenzymes sont la coenzyme A, dérivée de la vitamine B5 (acide pantothénique), les coenzymes PLP qui sont dérivées de la vitamine B6 (ou pyridoxine) et la biocitine, dérivé de la vitamine B7 (ou biotine);
– Groupement prosthétique: Une substance organique complexe et non protéique qui se lie fortement à l’apoenzyme. Ce type de cofacteur est présent, par exemple, dans les cytochromes sous la forme de l’hème qui est fermement attaché à l’apocytochrome, des acides forts étant nécessaires pour les dissocier;
– Ion métallique: Aussi appelé ion activateur, ce type de cofacteur comprend les ions potassium (K+), ferreux (Fe2+), ferrique (Fe3+), cuivre (Cu2+), cobalt (Co2+), zinc (Zn2+), manganèse (Mn2+), magnésium (Mg2+), sodium (Na+) et calcium (Ca2+). Ce sont des ions inorganiques obtenus grâce à un apport nutritionnel en minéraux. L’aminopeptidase est un exemple d’enzyme dont le cofacteur est un ion métallique, Mn2+ ou Mg2+. La substitution de l’ion Mn2+ ou Mg2+ par un autre ion métallique provoque le blocage de l’activité enzymatique. Un autre exemple est celui de la carboxypeptidadase, une enzyme dont l’activité est activée par le Zn2+. Dans ce cas, la substitution du zinc par le cobalt va ralentir son activité enzymatique.
References:
- Borel, J. (1997). Biochimie dynamique. 1st ed. Bruxelles: DeBoeck Université.
- Devlin, T. (2004). Bioquímica. 1st ed. Barcelona: Reverté.
- Fruk, L., Kuo, C., Torres, E. and Niemeyer, C. (2009). Apoenzyme Reconstitution as a Chemical Tool for Structural Enzymology and Biotechnology. Angewandte Chemie International Edition, 48(9), pp.1550-1574.
