Enzym

Et enzym er et protein med katalytiske egenskaber . Næsten alle biomolekyler, der er i stand til at katalysere kemiske reaktioner i celler, er enzymer; dog består visse katalytiske biomolekyler af RNA og adskiller sig derfor fra enzymer: disse er ribozymer .

Et enzym virker ved at sænke den aktiverende energi i en kemisk reaktion, hvilket øger reaktionshastigheden . Enzymet ændres ikke under reaktionen. De indledende molekyler er substraterne for enzymet, og molekylerne dannet af disse substrater er reaktionsprodukterne. Næsten alle de metaboliske processer i cellen kræver, at enzymer fortsætter med en hastighed, der er tilstrækkelig til at opretholde livet. Enzymer katalyserer over 5.000 forskellige kemiske reaktioner. Sættet af enzymer i en celle bestemmer de mulige metaboliske veje i den celle. Undersøgelsen af ​​enzymer kaldes enzymologi .

Enzymer tillader reaktioner at forekomme millioner af gange hurtigere end uden dem. Et ekstremt eksempel er orotidin-5'-phosphat-decarboxylase , som katalyserer en reaktion i millisekunder , som i fravær vil tage flere millioner år. Som alle katalysatorer modificeres enzymer ikke under de reaktioner, de katalyserer, og ændrer ikke den kemiske balance mellem substrater og produkter. Enzymer adskiller sig derimod fra de fleste andre typer katalysatorer på grund af deres meget høje specificitet . Denne specificitet stammer fra deres tredimensionelle struktur . Derudover moduleres aktiviteten af ​​et enzym af forskellige andre molekyler: en enzyminhibitor er et molekyle, der nedsætter aktiviteten af ​​et enzym, medens en aktivator af dette enzym fremskynder det; mange stoffer og giftstoffer er enzymhæmmere. Desuden falder aktiviteten af ​​et enzym hurtigt uden for dets optimale temperatur og pH . Derudover har et enzym karakteristikken ved at være genanvendelig.

Struktur

Enzymer er sædvanligvis proteiner, der virker globalt alene, såsom lysozym , eller kompleks af flere enzymer eller underenheder , ligesom komplekset α-ketoglutarat dehydrogenase . Som alle proteiner består enzymer af en eller flere polypeptidkæder foldet for at danne en tredimensionel struktur svarende til deres oprindelige tilstand . Den sekvens i aminosyrer af enzymet bestemmer sidstnævnte struktur, hvilken struktur på sin side bestemmer egenskaberne af katalysator af enzymet. Selv om det er strukturen i et enzym, der bestemmer dets funktion, er det endnu ikke muligt at forudsige aktiviteten af ​​et nyt enzym ved kun at kende dets struktur. Strukturen af ​​enzymer ændres ( denatureret ), når den opvarmes eller bringes i kontakt med kemiske denatureringsmidler, som normalt inaktiverer dem.

Enzymer er molekyler, der er meget større end deres substrater . Deres størrelse varierer fra 62  rester for monomeren af 4-oxalocrotonattautomerase mere end 2000 rester for fedtsyresyntase dyr . Kun en meget lille del af enzymet - normalt mellem to og fire rester - er direkte involveret i katalyse, der kaldes det katalytiske sted. Sidstnævnte er placeret nær et eller flere bindingssteder, hvor substraterne er bundet og orienteret for at tillade katalyse af den kemiske reaktion. Det katalytiske sted og bindingsstederne danner det aktive sted for enzymet. Den resterende del af proteinet tjener til at opretholde konfigurationen af ​​det aktive sted og til at generere de optimale betingelser der i løbet af reaktionen.

I nogle tilfælde involverer katalysen ikke nogen af ​​enzymets aminosyrerester, men snarere en cofaktor, der er bundet til dette enzym. Enzymernes struktur kan også indeholde et bindingssted for en allosterisk effektor, der forårsager en konformationsændring, der aktiverer eller inhiberer enzymaktivitet.

Mekanisme

Binder til underlaget

Enzymer skal først binde til deres substrater, før de kan katalysere nogen kemisk reaktion . Enzymer er mere eller mindre specifikke med hensyn til både de substrater, som de kan binde til, og de reaktioner, de er i stand til at katalysere. Denne specificitet skyldes konfigurationen af ​​deres bindingssteder, som er lommer, der udviser komplementær form såvel som rumlig fordeling af elektriske ladninger og hydrofile / hydrofobe egenskaber i forhold til substratets. Enzymer kan således skelne mellem meget ens molekyler, hvilket sikrer deres kemoselektivitet , regioselektivitet og stereospecificitet .

Nogle af de mere specifikke enzymer er involveret i DNA-replikation og genekspression . Nogle af disse enzymer er forsynet med en "korrekturlæsningsmekanisme": dette er tilfældet med DNA-polymeraser , som er i stand til at rette deres replikationsfejl -  forkerte basepar - inden de går videre til det næste nukleotid . Denne totrinsproces opnår særlig høj troskab med mindre end en fejl i 100 millioner reaktioner hos pattedyr . Lignende mekanismer findes også i RNA-polymeraser , aminoacyl-tRNA-synthetaser og ribosomer . Omvendt udviser visse enzymer en eller flere såkaldte " promiskuøse  " aktiviteter, det vil sige de kan katalysere et sæt relaterede reaktioner på et sæt substrater med forskellige fysiologiske implikationer. Mange enzymer har mindre katalytiske aktiviteter, som kan forekomme tilfældigt og være udgangspunktet for udvælgelsen af ​​nye funktionaliteter under evolutionen .

Lås og nøglemodel (forældet)

For at forklare enzymers specificitet i udvælgelsen af ​​de kemiske reaktioner, som de er i stand til at katalysere, foreslog den tyske kemiker Emil Fischer i 1894, at enzymet og substratet for en reaktion har en komplementær geometri, der tillader substratet at passe nøjagtigt ind i enzymet. Denne repræsentation kaldes ofte "lås og nøglemodel". Denne model tager højde for enzymers specificitet, men forklarer ikke, hvordan enzymer formår at stabilisere overgangstilstanden under reaktioner.

Denne model betragtes nu som forældet, fordi den forenkler virkeligheden. Faktisk ville det ikke være muligt for enzymerne at have den samme konformation, når de er bundet til deres substrat, som når de ikke er bundet til det.

Induceret justeringsmodel

Den amerikanske biokemiker Daniel Koshland foreslog i 1958 den såkaldte induced fit model som en tilpasning af låsen og nøglemodellen for at tage hensyn til det faktum, at enzymer er fleksible molekyler: snarere end at forestille sig at indlejre et substrat i et stift enzym, mente Koshland at interaktionen mellem substratet og enzymet omformer konstant det aktive sted gennem etableringen af ​​bindingen.

I nogle tilfælde, såsom glycosidhydrolaser , ændrer substratet sig selv form let, når det binder til det aktive sted i enzymet.

Det aktive sted fortsætter med at ændre konfiguration, indtil substratet er fuldt bundet, og først derefter kan ladningsfordelingen og den endelige geometri bestemmes.

Katalyse

Enzymer kan fremskynde kemiske reaktioner på flere måder, men alle involverer at sænke aktiveringsenergien , bemærkede Ea  :

  1. Ved at stabilisere overgangstilstanden:
    • enzymet genererer et miljø, hvor ladningsfordelingen er komplementær til de i overgangstilstand for at stabilisere det og derfor sænke dets frie entalpi , betegnet G  ;
  2. Ved at åbne en alternativ reaktionsvej:
    • enzymet kan reagere midlertidigt med substratet og danne et kovalent mellemprodukt med en lavere energitransitionstilstand;
    • enzymet kan tillade anvendelse af en anden reaktionsvej, der involverer dannelsen af ​​flere overgangstilstande, men med lavere aktiveringsenergier;
  3. Ved at destabilisere underlagets jordtilstand:
    • ved deformation af det bundne substrat i deres overgangstilstand for at reducere den krævede energi for at nå denne tilstand;
    • ved at orientere substratet i en konfiguration, der reducerer entropi-variationen af ​​reaktionen; bidraget fra denne mekanisme til katalyse er ret lavt.

Et enzym kan bruge mere end en af ​​disse mekanismer samtidigt. Således implementerer peptidaser, såsom trypsin, kovalent katalyse ved katalytisk triade , stabiliserer fordelingen af ​​elektriske ladninger i overgangstilstand ved anvendelse af et oxyanionhul og fuldfører hydrolyse ved specifikt at orientere et molekyle vand .

Dynamisk

Enzymer er ikke stive, statiske strukturer. Tværtimod er de sæde for et helt sæt interne bevægelser, hvad enten det er bevægelsen af ​​individuelle aminosyrerester, en gruppe af rester, der danner et element i den sekundære struktur eller endda et helt domæne. Disse bevægelser giver anledning til et sæt strukturer, der adskiller sig lidt fra hinanden, som er i ligevægt i evig interkonversion med hinanden. Forskellige konformationelle tilstande af enzymet kan for eksempel associeres med forskellige faser af dets kemiske aktivitet. Forskellige konformationer af dihydrofolatreduktasen er således associeret under henholdsvis den katalytiske cyklus med bindingen til substratet, med katalysen, med frigivelsen af ​​cofaktoren og endelig med frigivelsen af ​​produktet.

Allosterisk regulering

Allosteriske regulatoriske steder er bindingssteder, der adskiller sig fra det aktive sted, som kan interagere med molekyler i det cellulære miljø, i dette tilfælde kaldet allosteriske effektorer. Bindingen af ​​disse molekyler med dette sted inducerer en konformationsændring eller en modifikation af enzymets indre dynamik, som ændrer egenskaberne af det aktive sted og ændrer følgelig reaktionshastigheden af ​​enzymet. Disse ændringer kan aktivere eller hæmme enzymer. Allosteriske interaktioner med metabolitter opstrøms eller nedstrøms for en metabolisk vej , hvor enzymet deltager, forårsager feedback-sløjfer, der gør det muligt at modulere enzymets aktivitet i henhold til intensiteten af ​​strømmen af ​​metabolitter.

Co-faktorer

Definitioner

Nogle enzymer har ikke brug for yderligere komponenter for at være fuldt aktive. Andre har i stedet brug for at interagere med ikke- protein kemiske arter , kaldet cofaktorer , for at være aktive. Disse cofaktorer kan være uorganisk, såsom metal -ioner eller en jern-svovl- klynge , eller også organiske forbindelser , såsom et flavin eller en hæm . Organiske cofaktorer kan være coenzymer , der frigives fra det aktive sted af enzymet under reaktionen, eller prostetiske grupper , som forbliver tæt bundet til enzymet. Nogle organiske protesegrupper er kovalent bundet til deres enzym , som det er tilfældet med biotin for enzymer såsom pyruvatcarboxylase .

Den carboanhydrase er et eksempel på enzymcofaktor zink bundet til dets aktive sted. Disse ioner eller molekyler, der er nært beslægtede med enzymet, findes normalt i det aktive sted og er involveret i katalyse . Således findes en flavin eller en heme ofte i redoxreaktioner.

Enzymer, der mangler kofaktoren, der gør dem aktive, kaldes apoenzymer eller apoproteiner . Et enzym bundet til dets cofaktor (er) kaldes et holoenzym . Enzymatiske komplekser dannet af flere underenheder, for hvilke alle underenheder, der kræves til den enzymatiske aktivitet, er til stede kaldes også holoenzymer ; dette udtryk bruges ofte til DNA-polymeraser .

Koenzymer

Koenzymer er små organiske molekyler, der kan knyttes til enzymet ganske løst eller omvendt meget tæt. De bærer funktionelle grupper eller rester fra et enzym til et andet. Den NAD + , den NADPH og ATP er coenzymer. Nogle co-enzymer såsom riboflavin , thiamin og folsyre er vitaminer , det vil sige forbindelser, som ikke kan syntetiseres af kroppen og skal absorberes som sådan fra kosten. Blandt de kemiske grupper, der bæres af coenzymer er den hydridion H - båret af NADH og NADPH, den phosphat gruppe -OPO 3 2-transporteret med ATP, acetylgruppen –COCH 3transporteret af coenzym A , aldehyd –CHO, methenyl –CH = eller methyl – CH 3 grupperbåret af folsyre eller methylgruppen båret af S -adenosylmethionin (SAM).

Da coenzymer modificeres under kemiske reaktioner katalyseret af enzymer, kan det være nyttigt at tænke på dem som bestemte substrater, der deles af mange typer enzymer. Således er mere end 1000 enzymer kendt under anvendelse af NAD + som et coenzym.

Koenzymer regenereres kontinuerligt, og deres koncentration opretholdes på et konstant niveau i cellen. For eksempel regenereres NADPH ved pentose-phosphatvejen, og S -adenosylmethionin regenereres med methionin-adenosyltransferase . Denne permanente regenerering betyder, at små mængder co-enzymer kan bruges meget intensivt. For eksempel bruger og regenererer den menneskelige krop sin egen vægt i ATP hver dag.

Termodynamik

Som med alle katalysatorer ændrer enzymer ikke reaktionens kemiske ligevægtsposition . Virkningen af ​​tilstedeværelsen af ​​et enzym er simpelthen at fremskynde reaktionen, som finder sted i samme retning. Således virker kulsyreanhydrase , som katalyserer en reversibel reaktion, i begge retninger afhængigt af den relative koncentration af dets reaktanter:

Reaktionshastigheden afhænger af den aktiveringsenergi, der kræves for at nå overgangstilstanden fra substraterne , som derefter skrider frem til dannelsen af ​​reaktionsprodukterne. Enzymer fremskynder reaktionshastigheden ved at sænke aktiveringsenergien i overgangstilstanden. De starter med at etablere en lavenergi enzym-substrat (ES) binding, stabiliserer derefter overgangstilstanden (ES ‡ ), så det kræver mindre energi at danne, og udvikler denne overgangstilstand mod et enzym-produktkompleks (EP), som adskiller sig spontant.

Derudover kan enzymer parre to eller flere reaktioner for at tillade en termodynamisk ugunstig reaktion at forekomme ved anvendelse af en termodynamisk foretrukken reaktion, således at den kombinerede energi af produkterne fra to reaktioner er mindre end den kombinerede energi af deres substrater. Dette er meget ofte tilfældet med hydrolyse af ATP , som generelt er forbundet med andre kemiske reaktioner, især katabolisme ( biosyntese ).

Enzymatisk kinetik

De enzym kinetik undersøgelser hvordan enzymer binder til deres substrater og omdannes til reaktionsprodukter. Datakvantificerende kinetik for et enzym opnås generelt fra enzymatiske analyser  (in) . I 1913 foreslog den tyske Leonor Michaelis og den canadiske Maud Menten en kvantitativ teori om enzymatisk kinetik, siden kaldet Michaelis-Menten-ligningen . Deres vigtigste bidrag var at designe de enzymatiske reaktioner i to faser. For det første binder substraterne reversibelt til enzymet og danner et enzym-substratkompleks. Derefter katalyserer enzymet den kemiske reaktion og frigiver reaktionsprodukterne. Disse værker blev derefter forfulgt af den britiske George Edward Briggs  (in) og John BS Haldane , der drev i de kinetiske ligninger, der stadig er meget anvendt i dag.

Hastigheden af ​​et enzym afhænger af opløsningens betingelser og koncentrationen af substrater. Den maksimale V max af en enzymatisk reaktion kan bestemmes ved at forøge koncentrationen [ S ] af substrater indtil hastigheden for dannelse af reaktionsprodukterne viser et plateau, som vist på billedet. Denne mætning forklares ved, at jo mere koncentrationen af ​​substrater stiger, desto mere binder dette substrat til enzymer, således at koncentrationen af ​​enzym-substratkomplekser stiger, og koncentrationen af ​​frit enzym falder; den maksimale reaktionshastighed svarer til den situation, hvor alle enzymerne er bundet til deres substrater, så der ikke er noget frit enzym tilbage, der har bindingssteder at optage.

Udover den maksimale hastighed V max af et enzym, til den mængde substrat nødvendig nå en given reaktion hastighed er en anden vigtig størrelse, der karakteriserer aktiviteten af et enzym. Denne størrelse måles ved hjælp af Michaelis-konstanten K M , som repræsenterer den koncentration af substrat, der er nødvendig for, at enzymet når halvdelen af V max . Hvert enzym har generelt en given K m for hver af sine substrater. Den Reaktionen rate v på substrat koncentration [ S ], svarer til stigningen i produktkoncentration [ P ], er da givet ved ligningen:

.

Den katalytiske konstant , betegnet k kat , også kaldet omsætningsnummer (TON), repræsenterer antallet af substratmolekyler omdannet til produkter pr. Aktivt sted og pr. Sekund. Den er knyttet til den maksimale hastighed V max og med koncentrationen [ E ] af enzymet ved ligningen V max = k kat [ E ] .

Den enzymatiske aktivitet måles i kataler , SI-enhed defineret med 1  kat = 1  mol  s -1 , eller oftere i enzymatiske enheder defineret med 1 U = 1  µmol · min -1  : disse størrelser repræsenterer den nødvendige enzymmængde til behandling af en enhedsmængde substrat pr. tidsenhed under driftsbetingelser, der skal specificeres med målingen. Den specifikke aktivitet af enzymet kan udledes derfra, hvilket repræsenterer dets aktivitet pr. Masseenhed udtrykt for eksempel i U · mg -1 .

Effektiviteten af ​​et enzym kan udtrykkes i form af k cat / K M , som repræsenterer specificitetskonstanten. Da den afspejler både affiniteten for substraterne og effektiviteten af ​​katalysen, er den nyttig til sammenligning af enzymer med hinanden eller til sammenligning af det samme enzym med forskellige substrater.

  • Det maksimale af specificitetskonstanten kaldes diffusionsgrænsen og er omkring 10 8 til 109  M -1  s -1 . Ved denne værdi fører hver kontakt mellem enzymet og dets substrater til en kemisk reaktion, og hastigheden for dannelse af reaktionsprodukterne er ikke længere begrænset af reaktionshastigheden, men af ​​diffusionshastigheden. Enzymer, der udviser sådanne egenskaber, kaldes perfekte enzymer . Disse er for eksempel triose-phosphat-isomerase , kulsyreanhydase , acetylcholinesterase , katalase , fumarase , β-lactamaser eller endog superoxiddismutaser . Den omsætning af sådanne enzymer kan nå flere millioner reaktioner i sekundet og pr aktive sted.
  • Men de fleste enzymer har dårligere ydeevne. Et "gennemsnitligt" enzym har en størrelsesorden 10 5 M −1  s −1 og ≈ 10  s −1 . 

Michaelis-Menten kinetik er baseret på loven om masseaktion , der stammer fra antagelsen om, at spredning af stof er fri, og at kollisionerne mellem partikler er tilfældige og beskrevet af termodynamik . Imidlertid afviger mange biokemiske eller cellulære processer markant fra disse betingelser på grund af den meget høje koncentration af kemiske arter i cytosolen, som begrænser deres bevægelsesfrihed. Michaelis-Menten-kinetikken har været genstand for nylige udvidelser, der forsøger at tage disse effekter i betragtning.

Hæmning af enzymet

En enzymhæmmer er et lille molekyle, der reducerer et enzyms reaktionshastighed.

Typer af enzymhæmning

Typerne af enzyminhibering klassificeres normalt i følgende kategorier.

Konkurrencedygtig hæmning

En konkurrerende hæmmer kan binde sig til enzymet ved at forhindre dets substrater i at gøre det. Det er ofte et molekyle, der ligner et af substraterne og indtager sin plads på et af bindingsstederne, men uden at enzymet er i stand til at katalysere den kemiske reaktion med denne inhibitor. Således er methotrexat , et lægemiddel mod kræft , en konkurrerende hæmmer af dihydrofolatreduktase , som katalyserer reduktionen af dihydrofolat til tetrahydrofolat . Denne type inhibering kan omgås med en høj koncentration af substrat. Det kan også være et molekyle, der binder til et andet sted i enzymet og inducerer konformationsændringer, som ændrer egenskaberne af bindingsstedet til substratet ved allosterisk virkning . Følgelig affiniteten af enzymet for sine substrater falder, og dens Michaelis-konstanten K M stiger, mens dens maksimale hastighed V max er uændret.

Ikke-konkurrencedygtig hæmning

En ikke-konkurrerende inhibitor binder til enzymet på et sted uafhængigt af substratbindingsstederne. Disse binder derfor til enzymet med uændret affinitet, så Michaelis-konstanten K M forbliver uændret. Imidlertid inhibitoren reducerer effektiviteten af enzymet, dvs. dens katalytiske konstant k kat , og derfor dens maksimale V max . I modsætning til konkurrencedygtig inhibering reduceres ikke-konkurrerende inhibering ikke ved at øge substratets koncentration.

Inhiberende konkurrence

En inkompetitiv hæmmer kan kun binde til enzym-substrat-komplekset og ikke til enzymet alene. Denne type inhibitor er derfor desto mere effektiv, jo højere koncentration af substrater. Enzym-substrat-inhibitor-komplekset er inaktivt og kan ikke katalysere omdannelsen af ​​substrater til produkter. Denne type hæmning forbliver sjælden.

Blandet hæmning

En blandet hæmmer binder til et allosterisk sted adskilt fra substratets bindingssted på enzymet, og disse to bindinger interagerer med hinanden. Enzymets funktionalitet reduceres, men fjernes ikke, når den er bundet til inhibitoren. Denne type hæmmer følger ikke Michaelis-Menten-ligningen .

Irreversibel hæmning

En irreversibel hæmmer, også kaldet en selvmordshæmmer, binder til enzymet for permanent at hæmme det, normalt gennem en kovalent binding . Den penicillin og aspirin handle på denne måde henholdsvis på transpeptidase og cyclooxygenaser .

Biokemisk rolle

I mange levende ting er enzymhæmmere involveret som en del af en generel metabolisk feedbackmekanisme . Når et molekyle produceres i overskud, kan det fungere som en hæmmer af enzymet, der engagerer sig i den metaboliske vej, der producerer dette molekyle, hvilket har den virkning at reducere dets produktion og opretholde sin fysiologiske koncentration på et passende niveau. Dette er en form for negativ tilbagetrækning. Større metaboliske veje som Krebs-cyklussen bruger sådanne mekanismer.

Da hæmmere modulerer aktiviteten af ​​visse enzymer, bruges de ofte som lægemidler . Mange lægemidler er reversible konkurrerende hæmmere, der ligner det naturlige substrat for disse enzymer. Udover methotrexatet præsenteret ovenfor er sådanne konkurrerende inhibitorer for eksempel statiner, der anvendes til behandling af hypercholesterolæmi ved inhibering af HMG-CoA-reduktase, og proteaseinhibitorer, der anvendes til behandling af retrovirusinfektioner , såsom HIV . Et klassisk eksempel er den irreversible hæmning af aspirin , som inhiberer cyclooxygenase COX-1 og COX-2 producerende budbringere af inflammation , der er de prostaglandiner .

Andre enzymhæmmere er gift . Dette er for eksempel tilfældet med cyanid CN - , som binder til kobber og jern på det aktive sted for cytochrom c oxidase og blokerer cellulær respiration .

Biologiske funktioner

Enzymer udfører et stort antal funktioner i levende ting. De er essentielle for signaltransduktionsmekanismer og regulering af cellulære processer, ofte gennem aktivitet af kinaser og fosfataser . De er også involveret i genereringen af bevægelser, såsom myosin som hydrolyse den ATP i muskelsammentrækning og tillader transport af molekyler gennem cellen ved at indvirke på cytoskelettet . De ionpumper af cellemembraner er andre ATPaser involveret i aktiv transport transmembrane. Enzymer er også involveret i mere eksotiske processer såsom bioluminescens produceret for eksempel af luciferase i ildfluer eller endda af visse bakterier . De virus indeholder enzymer til gengæld giver dem mulighed for at inficere celler, såsom integrase og revers transkriptase af HIV , eller exit inficerede celler som neuraminidase af virus 's influenza .

Fordøjelse

Enzymer spiller en vigtig rolle i fordøjelsessystemets humane enhed , hvor enzymer såsom amylase og peptidase er involveret i nedbrydning af biopolymerer såsom stivelse og proteiner til mindre molekyler, der kan absorberes fra tarmene - henholdsvis maltose (derefter glucose ) og syrer α-amino i vores eksempel. De organiske makromolekyler er faktisk for store til at blive absorberet direkte, og det er deres monomerer , der absorberes. Den fordøjelse dækker specifikt processen med spaltning af makromolekyler i små molekyler. Forskellige enzymer er nødvendige for at fordøje forskellige stoffer. I drøvtyggere , som er planteædere , producerer mikroorganismer i tarmen et specielt enzym, cellulase , der er i stand til at spalte cellulose fra cellevæggen i planteceller.

Metabolisme

Flere enzymer kan arbejde sammen i en defineret rækkefølge for at danne metaboliske veje  : i en sådan konfiguration bliver et produkt af et enzym et substrat for det næste enzym. Det er muligt, at flere enzymer katalyserer den samme reaktion parallelt; dette tillader mere komplekse reguleringsmåder med for eksempel en lav aktivitetskonstant for et enzym, men et andet enzym, som kan nå et højt aktivitetsniveau, når det aktiveres.

Enzymer bestemmer stadierne af metaboliske veje. I fravær af enzymer ville metabolismen ikke følge de samme veje og kunne ikke reguleres for at være i overensstemmelse med cellebehovene. De fleste af de vigtigste metaboliseringsveje styres ved nogle få vigtige trin, normalt i enzymer, der kræver hydrolyse af ATP . Denne reaktion er stærkt eksoterm (det vil sige, at den er ledsaget af en variation af høj fri entalpi ), den kan kobles til en endoterm reaktion (det vil sige ledsaget af 'en variation af negativ fri entalpi) for at gøre det er termodynamisk gunstigt.

Kontrol af enzymatisk aktivitet

Der er dybest set fem måder at kontrollere aktiviteten af ​​enzymer i celler på.

Regulering

Enzymer kan aktiveres eller inhiberes af andre molekyler. Slutprodukt (er) af en metabolisk vej er ofte hæmmere af et af de første enzymer i denne vej, sædvanligvis det første enzym, som katalyserer et irreversibelt trin, som regulerer mængden af ​​slutproduktet; det er en feedbackmekanisme, da mængden af ​​det endelige produkt reguleres af produktets egen koncentration. Feedback giver det mulighed for effektivt at justere niveauet af biosyntese af et sæt mellemliggende metabolitter i overensstemmelse med cellebehovet, undgå produktion af overskydende molekyler, der ville gå tabt, og reducere den samlede effektivitet af cellemetabolisme.

Post-translationel modifikation

Den phosphorylering , den myristoylering og glycosylering er eksempler på posttranslationelle modifikationer . Således phosphorylering, induceret af insulin , af mange enzymer, herunder glycogensyntase , gør det muligt at styre anabolisme og katabolisme af glycogen og tillader cellen at tilpasse sig variationer i blodsukkeret .

Et andet eksempel på post-translationel modifikation er spaltningen af ​​en polypeptidkæde . Den chymotrypsin , en peptidase fordøjelsessystem, produceres i bugspytkirtlen i en inaktiv form kaldet chymotrypsinogen og transporteres i denne form ind i maven , hvor den aktiveres. Dette er for at forhindre det aktive chymotrypsin i at fordøje andet væv, inden det kommer ind i maven. Denne type inaktive forløber for et enzym er et zymogen .

Beløb

Den produktion af enzymer kan forøges eller formindskes ved cellen som reaktion på ændringer i dens miljø. Denne form for regulering af genekspression kaldes enzyminduktion. Dette er for eksempel tilfældet med bakterier, der bliver resistente over for antibiotika , for eksempel over for penicillin ved induktion af enzymer kaldet β-lactamaser , som hydrolyserer β-lactam- kernen, som netop er farmakoforen for denne type antibiotika. De cytochrom P450-oxidaser er et andet eksempel på enzyminduktion. Disse enzymer spiller en vigtig rolle i metabolismen af mange lægemidler , og deres induktion eller inhibering kan føre til lægemiddelinteraktioner .

Mængden af ​​enzymer til stede i en celle kan også moduleres ved deres nedbrydning .

Subcellular distribution

Den intracellulære fordeling af enzymer kan opdeles med forskellige metaboliske veje, der finder sted i forskellige cellulære rum . Således fedtsyrer er fremstillet af et sæt af enzymer fordelt i cytosolen , det endoplasmatiske reticulum og Golgi-apparatet , og der nedbrydes til frigivelse kemisk energi ved β-oxidation under indvirkning af et andet sæt af enzymer placeret i mitokondrierne . Desuden forskellige rum i en celle opleve forskellige niveauer af protonering (f.eks lysosomer er sure når cytoplasmaet er neutral) eller forskellige oxidation (f.eks periplasmaet er mere oxiderende end cytoplasmaet )., Som også modulerer aktivitetsniveauet for enzymerne deri.

Organers specialisering

I flercellede organismer viser celler i forskellige organer eller væv forskellige mønstre for genekspression og producerer derfor forskellige varianter, kaldet isoenzymer , af det samme sæt enzymer, der katalyserer forskellige metaboliske reaktioner. Dette giver en mekanisme til regulering af kroppens samlede stofskifte . Således, hexokinase , det første enzym i glycolyse , har en specialiseret form, glucokinase , udtrykt i leveren og i pankreas , hvis affinitet for glucose er lavere, men som er mere følsom over for variationer i glucose koncentration. . Dette gør det muligt for dette enzym at regulere insulinproduktionen baseret på ændringer i blodsukkeret .

Patologier

Da meget tæt kontrol med enzymaktivitet er afgørende for organismenes homeostase , kan enhver dysfunktion ( mutation , overproduktion, underproduktion eller fravær) af et enkelt kritisk enzym forårsage genetisk sygdom . Dysfunktionen af ​​en enkelt type enzym blandt tusinder af menneskekroppen kan være dødelig: det er for eksempel tilfældet med en mangel på hexosaminidase , der er ansvarlig for sygdommen i Tay-Sachs .

Den mest almindelige form for phenylketonuri er et andet eksempel på en sygdom, der skyldes enzymmangel. Mange mutationer ikke påvirker hver rest af aminosyre af phenylalaninhydroxylase , som katalyserer det første trin i nedbrydningen af phenylalanin , fører til ophobning af denne aminosyre og beslægtede produkter. Nogle af disse mutationer påvirker det aktive sted , direkte ændring af substratbinding og katalyse, men mange andre mutationer påvirker rester langt fra det aktive sted og reducerer enzymaktivitet ved at ændre foldningen af enzymet ( tertiær struktur ) eller påvirke dets oligomerisering ( kvaternær struktur ) . Dette kan føre til psykisk handicap, hvis sygdommen ikke bliver taget hånd om. Oral indgivelse af enzymer kan behandle visse funktionelle enzymmangler såsom eksokrin insufficiens  i bugspytkirtlen (en) og lactoseintoleransen .

Sygdomme kan skyldes andre typer enzymatisk dysfunktion, når disse påvirker enzymerne, der reparerer DNA og forårsager mutationer i kimceller . Sådanne enzymatiske defekter er mere tilbøjelige til at forårsage kræft, fordi celler derefter bliver mere følsomme over for mutationer i deres genom . Den langsomme ophobning af sådanne mutationer kan derefter føre til forekomsten af ​​kræft . Et eksempel på sådanne arvelige cancersyndromer er xeroderma pigmentosum , hvilket fører til udvikling af hudkræft som et resultat af endog minimal eksponering for ultraviolet lys .

Industrielle anvendelser

Nogle enzymer anvendes i den kemiske industri og til andre industrielle anvendelser, når der kræves meget specifikke katalysatorer . Naturlige enzymer er imidlertid ret begrænsede set ud fra de reaktioner, de er i stand til at katalysere, fordi de er reaktioner, der er specifikke for stofskiftet hos levende væsener og ikke for den kemiske industri generelt. enzymerne er også aktive under de fysiologiske fysisk-kemiske forhold hos de organismer, hvorfra de stammer, tilstande, der ofte adskiller sig fra dem, der er implementeret inden for rammerne af industrielle processer. Derfor er protein engineering  (in) et aktivt forskningsområde, der sigter mod at udvikle nye enzymer med innovative egenskaber, enten gennem rationelt design eller ved evolution in vitro . Siden århundredeskiftet har enzymer således været i stand til at blive designet på en fuldstændig kunstig måde for at katalysere kemiske reaktioner, der ikke forekommer naturligt.

Nedenstående tabel opsummerer nogle industrielle anvendelser af nogle almindelige enzymer.

Industriel anvendelse Anvendte enzymer Anvendelser
Biobrændstofindustrien Cellulaser Nedbrydning af cellulose i enkle kulhydrater, som kan gæres til dannelse af celluloseholdig ethanol .
Ligninaser Forbehandling af biomasse til produktion af biobrændstoffer.
Organisk tøjvask Peptidaser , amylaser , lipaser Fjerner protein , stivelse , pletter af fedt eller olie af tallerkener eller vasketøj.
β-mannosidaser Homogenisering af præparater baseret på guargummi .
Brygning Amylase , glucanaser , peptidaser Spaltning af polysaccharider og polypeptider fra malt .
β-glukanaser Forbedrede filtreringsegenskaber for urt og øl .
Amylaser og pullulanaser Produktion af øl med lavt kalorieindhold og justering af gæringsegenskaber.
Acetolactat decarboxylase (ALDC) Forbedret gæringseffektivitet ved at reducere dannelsen af diacetyl .
Madlavning Papain Anvendes som et blødgøringsmiddel for at fremme ømhed i kød under madlavning.
Mejeriindustrien Rennine Hydrolyse af proteiner under osteproduktion .
Lipaser Produktion af camemberts og blues som Roquefort .
Fødevareforarbejdning Amylaser Produktion af sukker fra stivelse , for eksempel til fremstilling af majssirup med høj fructose .
Peptidaser Reduktion af proteinindholdet i mel , f.eks. Ved fremstilling af cookies .
Trypsin Fødevareproduktion hypoallergen  (en) baby.
Cellulaser , pektinaser Forbedret klarhed af frugtsaft .
Molekylær Biologi Nukleaser , DNA-ligase og DNA-polymeraser Anvendelse af restriktionsenzymer og polymerasekædereaktion til dannelse af rekombinante DNA'er .
Papirindustri Xylanaser , hemicellulaser og ligninperoxidaser Fjernelse af lignin fra kraftpapir .
Hygiejne Peptidaser Rengøring af protein fra kontaktlinser for at forhindre infektioner .
Stivelse behandling Amylaser Omdannelse af stivelse til glukose og forskellige sirupper til invertsukker .

Historie og nomenklatur

Opdagelse af diastase

Det første enzym, diastase , blev isoleret i 1833 af Anselme Payen og Jean-François Persoz . Efter at have behandlet et vandigt maltekstrakt med ethanol udfældede de et stof, der var følsomt over for varme og i stand til at hydrolysere stivelse , deraf navnet på diastase smedet fra den antikke græske ἡ διάστασις, der angiver spaltningens virkning. Det var faktisk en amylase .

Biolog og kemiker Émile Duclaux (1840-1904) anbefales i den sene XIX th  århundrede for at nævne de samme aktive stoffer i diastase med suffikset -ase med henvisning til sidstnævnte.

Forestillinger om fermenter og zymases

Et par årtier senere, mens han studerede den alkoholiske gæring af sukker med en gær , konkluderede Louis Pasteur , at en aktiv ingrediens - som han kaldte gæring  - indeholdt i gæren var ansvarlig for denne gæring. Han mente, at dette stof kun var aktivt i en levende celle. Pasteur skrev:

”Alkoholisk gæring er en handling, der korrelerer med gærcellernes liv og organisering, ikke med død eller forrådnelse; at det hverken er et fænomen med kontakt, et tilfælde hvor omdannelsen af ​​sukkeret vil blive gennemført uden at opgive eller tage noget fra det. "

I 1877 introducerede den tyske fysiolog Wilhelm Kühne  ( 1837–1900) udtrykket enzym med henvisning til denne proces fra den antikke græske ἔνζυμον opfundet fra præfikset ἐν "in" og det materielle ἡ ζύμη "  surdej  ". Ordet enzym henviste efterfølgende til ikke-levende aktive stoffer såsom pepsin , mens ordet gæring blev brugt med henvisning til den kemiske aktivitet produceret af levende ting.

I 1883 udgav den franske biolog og kemiker Antoine Béchamp Les microzymas , et værk, hvor han teoretiserede sit begreb "  mikrozymer  (en)  " som den ultimative bestanddel af alt levende stof; ved denne lejlighed brugte han udtrykket zymase .

Den tyske kemiker Eduard Buchner offentliggjorde sin første artikel om undersøgelse af gærekstrakter i 1897. I en række eksperimenter ved Humboldt Universitetet i Berlin opdagede han, at sukker kunne gæres med gærekstrakter, selv i fravær af nogen gærcelle i blanding, og blev i 1907 tildelt Nobelprisen i kemi for sin opdagelse af gæring uden levende celler. Han kaldte enzymet, der er ansvarlig for fermentering, zymase og tog konstruktionen af ​​navnet på enzymer op ved at henvise til den proces, de katalyserer, hvortil suffikset -ase tilføjes , efter anbefalingerne fra Émile Duclaux et par år tidligere.

Biokemisk karakterisering

Den biokemiske karakter af de enzymer, men forblev ukendt i begyndelsen af det XX th  århundrede. Mange forskere havde observeret, at enzymatisk aktivitet var forbundet med proteiner , mens andre (inklusive Richard Willstätter , 1915-Nobelprisen i kemi for hans arbejde med klorofyl ) betragtede proteiner som enkle bærere af enzymatisk aktivitet., Som i sig selv ikke var i stand til at katalysere kemiske reaktioner. I 1926 viste James B. Sumner , at urease var et enzym af rent proteinkarakter og krystalliserede det  ; han gjorde det samme i 1937 med catalase . John Howard Northrop og Wendell Meredith Stanley afsluttede etableringen af ​​proteinenes natur ved at arbejde på pepsin (1930), trypsin og chymotrypsin . Disse tre forskere delte 1946 Nobelprisen i kemi.

Det faktum, at enzymer kan krystalliseres, gjorde det muligt at etablere deres tredimensionelle struktur ved røntgenkrystallografi . Dette blev gjort for første gang med lysozym , et enzym, der findes i tårer , spyt og æggehvide, der fordøjer hylsteret af visse bakterier  : dets struktur blev løst af et team ledet af David Chilton Phillips  ( fr ) og offentliggjort i 1965. Den høje opløsning af lysozymstruktur markerede begyndelsen på strukturel biologi og undersøgelsen af ​​enzymernes funktion i atomskalaen.

Benævnelse og klassificering

Den nomenklatur udvalg af internationale union for Biokemi og Molekylær Biologi ( NC-IUBMB ) udviklet EF-nomenklaturen (for Enzyme Kommissionen ), baseret på den type af kemiske reaktioner katalyseres . Denne nomenklatur består af fire tal adskilt af perioder forbundet med et enkelt systematisk navn; for eksempel har α-amylasen antallet EC 3.2.1.1 og det systematiske navn 4-α- D- glucan glucanohydrolase. Det systematiske navn bruges sjældent: det er generelt foretrukne brugsnavne, et enzym kan have flere navne, nogle er undertiden tvetydige.

Enzymer klassificeres i seks hovedgrupper, afhængigt af hvilken type reaktion de katalyserer:

Gruppe Kodet Type reaktion
Oxydoreduktaser EF 1 Oxidationsreduktionsreaktion
Overførsler EC 2 Overførsel af funktionelle grupper fra et substrat til et andet
Hydrolaser EC 3 Hydrolyser
Lyaser EF 4 Brud på forskellige kemiske bindinger på anden måde end hydrolyse eller oxidation
Isomeraser EF 5 Isomeriseringer
Ligaser eller syntetaser EF 6 Dannelser af kovalente bindinger koblet til hydrolyse af et nukleosidtriphosphat (normalt ATP )

Et EF-nummer henviser til en given kemisk reaktion , men ikke til et givet molekyle : det samme EF-nummer kan således svare til flere isoenzymer , det vil sige til flere proteiner, der katalyserer den samme kemiske reaktion, men med forskellige peptidsekvenser. - dette er til eksempel på tilfældet med alle DNA-polymeraser , som alle deler EF- nummeret 2.7.7.7  - mens det samme enzym kan have flere EF-tal, når proteinet, der udgør det, bærer flere aktive steder, der katalyserer forskellige kemiske reaktioner - for eksempel taler vi om en bifunktionel enzym når det samme protein katalyserer to kemiske reaktioner, såsom uridinmonofosfat synthetase (UMPS), der bærer en orotat phosphoribosyltransferase underenhed ( EF 2.4.2.10 ) og en orotidin-5 subunit 'phosphat-decarboxylase ( EF 4.1.1.23 ) .

Navnet på enzymer oftest refererer til en eller flere af dens substrater , undertiden til typen af kemisk reaktion katalyseret, og meget ofte med endelsen -ase , undertiden med suffikset -in .
Den lactase , den alkoholdehydrogenase , den DNA-polymerase , det triosephosphatisomerase , den papain , den pepsin og trypsin er eksempler på navne på enzymer.
Den glucoseoxidase er derfor et enzym, der katalyserer den oxidationen af glucose , medens stivelse-syntase katalyserer biosyntesen af stivelse . Flere enzymer, der katalyserer den samme kemiske reaktion, kaldes isoenzymer .

Med hensyn til peptidaser er der en komplementær klassificering udviklet af Sanger Center , baseret på proteinsekventering . Det grupperer enzymer i familier, der viser lignende syre-aminosekvenser . Det første bogstav i svarer de klassifikation til typen af peptidase: A for asparaginproteaser , S for cysteinproteaser ,  etc. .

Ordet "enzym": mand eller kvinde?

Navnene på enzymer er næsten alle af det feminine køn; undtagelsen af lysozym og ribozymer , selv om suffikset -zyme kommer fra det antikke græske ἡ ζύμη ("  surdej  "), som var det kvindelige køn.

Ordet enzym blev oprindeligt (i 1897 ) selv brugt i det feminine, for eksempel i Bulletin of the chemical society eller the of the Academy of sciences osv.). Ifølge Larousse er det feminint eller undertiden maskulint såvel som dets forbindelser (for eksempel coenzym det samme for skatten i det franske sprog , men brugen gør, at det mere og mere bruges i det maskuline. ' blevet skrevet for første gang i 1900 af en hollænder, der skrev på fransk, derefter af de franske kemikere Bourquelot og Herissey, derefter oftere og oftere mellem 1925 og 1940. I 1957, hvor allerede videnskabelige artikler næppe brugte mere end det maskuline, akademikerne fra komiteen for videnskabelig sprog ser på emnet og beslutter først det feminine. Men i et andragende 257 protesterer underskrivere mod dette valg og beder tværtimod om brugen af ​​det maskuline. at sætte spørgsmålstegn ved Akademiets beslutning, som i 1968 fortsatte stadig med at diskutere grammatiske argumenter og den populære tendens til at bruge det maskuline køn. Ifølge arkivar og paleograf Eugène-Humbert Guitard (i 1968) "under i Indflydelse på engelsk, flere og flere forskere fremstiller og vil gøre enzymet maskulin ” .

Terminologi

  • Fødevareforarbejdningsenzym  : Et enzym, der bruges til at kontrollere fødevares tekstur, smag, udseende eller næringsværdi. Amylaser nedbryder polysaccharidkomplekser til enklere sukkerarter; og proteaser "mørner" kødproteiner. Et vigtigt mål med fødevarebioteknologi er udvikling af nye fødevareenzymer, der forbedrer kvaliteten af ​​fødevareforarbejdning.
  • Restriktionsenzym eller restriktionsendonuklease  : klasse af enzymer, der skærer DNA efter genkendelse af en specifik sekvens. De tre typer restriktionsendonuklease er:
    • undertrykkeligt enzym  : enzym, hvis aktivitet kan reduceres ved tilstedeværelsen af ​​et regulerende molekyle;
    • begrænsende enzym  : enzym, hvis aktivitet styrer udbyttet af slutproduktet af en multi-enzymatisk metabolisk vej ...;
    • konstitutivt enzym  : enzym, hvis koncentration i cellen er konstant og ikke påvirkes af en koncentration af substrat.

Noter og referencer

  1. (i) Jacinta A. Lodge, Timm Maier, Wolfgang Liebl, Volker Hoffmann og Norbert Sträter , "  Crystal Structure of Thermotoga maritima α-glucosidase AGLA Definerer ny Clan af NAD + -afhængig Glycosidaser  " , Journal of Biological Chemistry , vol.  278, nr .  21, 23. maj 2003, s.  19151-19158 ( PMID  12588867 , DOI  10.1074 / jbc.M211626200 , læs online )
  2. (i) Ida Schomburg Antje Chang, Sandra Placzek Carola Söhngen, Michael Rother, Maren Lang, Cornelia Munaretto Susanne Ulas, Michael Stelzer, Andreas Grote, Maurice Scheer og Dietmar Schomburg , "  BRENDA i 2013: integrerede reaktioner, kinetiske data, enzymfunktionen data, forbedret sygdomsklassificering: nye muligheder og indhold i BRENDA  ” , Nucleic Acids Research , vol.  41, n o  D1, Januar 2013, D764-D772 ( PMID  23203881 , DOI  10.1093 / nar / gks1049 , læs online )
  3. (in) A. og R. Radzicka Wolfenden , "  A proficient enzym  " , Science , vol.  267, nr .  5194, 6. januar 1995, s.  90-93 ( PMID  7809611 , DOI  10.1126 / science.7809611 , læs online )
  4. (i) Brian P. Callahan og Brian G. Miller , "  OMP-decarboxylase-en gåde fortsætter  " , Bioorganisk Kemi , vol.  35, nr .  6, december 2007, s.  465-469 ( PMID  17889251 , DOI  10.1016 / j.bioorg.2007.07.004 , læs online )
  5. (in) Christian B. Anfinsen , "  Principper der styrer foldningen af ​​proteinkæder  " , Science , bind.  181, nr .  4096, 20. juli 1973, s.  223-230 ( PMID  4124164 , DOI  10.1126 / science.181.4096.223 , læs online )
  6. (en) Debra Dunaway-Mariano , "  Enzyme Function Discovery  " , Structure , vol.  16, nr .  11, 12. november 2008, s.  1599-1600 ( PMID  19000810 , DOI  10.1016 / j.str.2008.10.001 , læs online )
  7. (in) LH Chen, GL Kenyon F Curtin, S Harayama, ME Bembenek, G Hajipour og CP Whitman , "  4-Oxalocrotonate tautomerase, et enzym sammensat af 62 aminosyrerester pr. Monomer  " , Journal of Biological Chemistry , vol.  267, nr .  25, 5. september 1992, s.  17716-17721 ( PMID  1339435 , læs online )
  8. (i) S. Smith , "  Den animalske fedtsyresyntase: et gen, et polypeptid, syv enzymer  " , The FASEB Journal , bind.  8, nr .  15, December 1994, s.  1248-1259 ( PMID  8001737 , læs online )
  9. (i) Karl-Erich Jaeger og Thorsten Eggert , "  Enantioselektiv biokatalyse optimeres ved målrettet evolution  " , Current Opinion in Biotechnology , Vol.  15, nr .  4, August 2004, s.  305-313 ( PMID  15358000 , DOI  10.1016 / j.copbio.2004.06.007 , læs online )
  10. (in) Igor V. Shevelev og Ulrich Hübscher , "  The 3'-5 'exonuclease  " , Nature Reviews Molecular Cell Biology , Vol.  3, nr .  5, Maj 2002, s.  364-376 ( PMID  11988770 , DOI  10.1038 / nrm804 , læs online )
  11. (i) Nikolay Zenkin Yulia Yuzenkova og Konstantin Severinov1 , "  Transskription-Assisted Transcriptional korrekturlæsning  " , Science , vol.  313, nr .  5786, 28. juli 2006, s.  518-520 ( PMID  16873663 , DOI  10.1126 / science.1127422 , læs online )
  12. (i) Michael Ibba og Dieter Söll , "  The aminoacyl-tRNA-syntese  " , Annual Reviews Biochemistry , vol.  69, juli 2000, s.  617-650 ( PMID  10966471 , DOI  10.1146 / annurev.biochem.69.1.617 , læs online )
  13. (i) Marina V. Rodnina og Wolfgang Wintermeyer , "  Fidelity af aminoacyl-tRNA selektion på ribosomet: kinetiske og strukturelle mekanismer  " , Annual Reviews Biochemistry , vol.  70, Juli 2001, s.  415-435 ( PMID  11395413 , DOI  10.1146 / annurev.biochem.70.1.415 , læs online )
  14. (i) Olga Khersonsky og Dan S. Tawfik , "  Enzyme Promiskuitet: A Mekanismestudier og Evolutionary Perspective  " , Annual Reviews Biochemistry , vol.  79, juli 2010, s.  471-505 ( PMID  20235827 , DOI  10.1146 / annurev-biochem-030409-143718 , læs online )
  15. (i) Patrick J. O'Brien, Daniel Herschlag , "  Catalytic promiskuitet og Evolution af nye enzymatiske aktiviteter  " , Chemistry & Biology , vol.  6, nr .  4, April 1999, R91-R105 ( PMID  10099128 , DOI  10.1016 / S1074-5521 (99) 80033-7 , læs online )
  16. (De) Emil Fischer , "  Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme  " , Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft , vol.  27, n o  3, Oktober-december 1894, s.  2985-2993 ( DOI  10.1002 / cber.18940270364 , læs online )
  17. Valéry Ozenne. Karakterisering af iboende uordnede proteiner ved nuklear magnetisk resonans. Strukturel biologi [q-bio.BM]. University of Grenoble, 2012. Fransk. https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00870515 - Hørt den 23/05/2019
  18. Maryline Coquidé , Michèle Dell'Angelo , Stanislas Dorey og Corinne Fortin , ”  Rum og tid inden for biovidenskab: nye perspektiver for forskningen i didaktik  ”, RDST. Didaktisk forskning inden for videnskab og teknologi , nr .  4,31. december 2011, s.  139–160 ( ISSN  2110-6460 , DOI  10.4000 / rdst.512 , læst online , adgang 23. maj 2019 )
  19. (i) Daniel E. Koshland , "  Anvendelse af en teori om Enzyme specificitet til Protein Synthesis  " , Proceedings of the National Academy of Sciences i USA , vol.  44, nr .  2 Februar 1958, s.  98-104 ( PMID  16590179 , PMCID  335371 , læs online )
  20. (en) Andrea Vasella, Gideon J Davies og Matthias Böhm , "  Glycosidase Mechanisms  " , Current Opinion in Chemical Biology , vol.  6, nr .  5, Oktober 2002, s.  619-629 ( DOI  10.1016 / S1367-5931 (02) 00380-0 , læs online )
  21. (in) Arieh Warshel, Pankaz K. Sharma, Mitsunori Kato, Yun Xiang Liu Hanbin og Mats Olsson HM , "  Electrostatic Basis for Enzyme Catalysis  " , Chemical Reviews , Vol.  106, nr .  8, august 2006, s.  3210-3235 ( PMID  16895325 , DOI  10.1021 / cr0503106 , læs online )
  22. (i) Stephen J. Benkovic og Sharon Hammes-Schiffer , "  A overslag er Enzyme Catalysis  " , Science , vol.  301, nr .  5637, 29. august 2003, s.  1196-1202 ( PMID  12947189 , DOI  10.1126 / science.1085515 , læs online )
  23. (in) J. Villà Mr. Štrajbl TM Glennon, YY Sham, ZT Chu og A. Warshel , "  signifikant Hvordan er entropiske bidrag til enzymkatalyse?  ” , Proceedings of the National Academy of Sciences i De Forenede Stater , bind.  97, nr .  22, 24. oktober 2000, s.  11899-11904 ( PMID  11050223 , PMCID  17266 , DOI  10.1073 / pnas.97.22.11899 , læs online )
  24. (i) Arvind Ramanathan, Andrej Savol, Virginia Burger, Chakra S. Chennubhotla og Pratul K. Agarwal , "  Protein Konformationelle populationer og funktionelt relevant substrater  " , regnskab Chemical Research , bd.  47, nr .  1, 21. januar 2014, s.  149-156 ( PMID  23988159 , DOI  10.1021 / ar400084s , læs online )
  25. (in) Chung-Jung Tsai, Antonio del Sol og Ruth Nussinov , "  Protein allostery, signal transmission and dynamics: a klassifikationsskema for allosteriske mekanismer  " , Molecular BioSystems , vol.  5, n o  3, Marts 2009, s.  207-216 ( PMID  19225609 , PMCID  2898650 , DOI  10.1039 / B819720B , læs online )
  26. (en) Jean-Pierre Changeux og Stuart J. Edelstein , "  allosteriske mekanismer for signaltransduktion  " , Science , bind.  308, nr .  5727, 3. juni 2005, s.  1424-1428 ( PMID  15933191 , DOI  10.1126 / science.1108595 , læs online )
  27. (i) Stefan Lüdtke Piotr Neumann, Karl M. Erixon, Finian Leeper, Ronald Kluger, Ralf Ficner og Kai Tittmann , "  Sub-ångstrøm opløsning krystallografi fysiske forvridninger afslører, at Øge reaktiviteten af en kovalent mellemliggende enzymatisk  " , Nature Chemistry , fly .  5, n o  9, September 2013, s.  762-767 ( PMID  23965678 , DOI  10.1038 / nchem.1728 , læs online )
  28. (i) Anne Chapman-Smith og John E. Cronan Jr. , "  Den enzymatiske biotinylering af proteiner: en post-translationel modifikation af usædvanlig specificitet  " , Trends in Biochemical Sciences , vol.  24, n o  9, September 1999, s.  359-363 ( PMID  10470036 , DOI  10.1016 / S0968-0004 (99) 01438-3 , læs online )
  29. (i) Zoë Fisher, Jose A. Hernandez Prada Chingkuang Du David Duda, Craig Yoshioka Haiqian År, Lakshmanan Govindasamy, David N. Silverman og Robert McKenna , "  Strukturelle og Kinetic karakterisering af Active-Site histidin som en Proton Transport i katalyse ved Human Carbonic Anhydrase II  ” , Biochemistry , vol.  44, nr .  4, Februar 2005, s.  1097-1105 ( PMID  15667203 , DOI  10.1021 / bi0480279 , læs online )
  30. (i) Susanna Törnroth-Horsefield og Richard Neutze , "  Åbning og lukning af porten metabolit  " , Proceedings of the National Academy of Sciences i USA , vol.  105, nr .  50, 16. december 2008, s.  19565-19566 ( PMID  19073922 , PMCID  2604989 , DOI  10.1073 / pnas.0810654106 , læs online )
  31. (i) Kenneth A. Johnson og Roger S. Goody , "  Den oprindelige Michaelis-konstanten: oversættelse af Michaelis-Menten 1913 papir  " , Biochemistry , vol.  50, nr .  39, 4. oktober 2011, s.  8264-8269 ( PMID  21888353 , PMCID  3381512 , DOI  10.1021 / bi201284u , læs online ).
  32. (i) George E. Briggs og John BS Haldane , "  en note om Kinetik af Enzyme Action  " , Biochemical Journal , vol.  19, nr .  2 1925, s.  338-339 ( PMID  16743508 , PMCID  1259181 ).
  33. Arren Bar-Even , Elad Noor , Yonatan Savir og Wolfram Liebermeister , "  The Moderately Effective Enzyme: Evolutionary and Physicochemical Trends Shaping Enzyme Parameters  ", Biochemistry , vol.  50, nr .  21,31. maj 2011, s.  4402-4410 ( ISSN  0006-2960 , DOI  10,1021 / bi2002289 , læse online , adgang 1 st februar 2018 ).
  34. (i) R.John Ellis , "  Macromolecular fortrængning: Obvious mål underappreciated  " , Trends in Biochemical Sciences , vol.  26, n o  10. oktober s.  2001 ( PMID 11590012 , DOI 10.1016 / S0968-0004 (01) 01938-7 , læs online )   .
  35. (i) Raoul Kopelman , "  Fractal Reaction Kinetics  " , Science , vol.  241, nr .  4873, 23. september 1988, s.  1620-1626 ( PMID  17820893 , DOI  10.1126 / science.241.4873.1620 , læs online ).
  36. (i) Nicholas C. Price , "  Hvad menes der med 'konkurrencedygtig hæmning'?  » , Trends in Biochemical Sciences , bind.  4, nr .  11, November 1979, N272-N273 ( DOI  10.1016 / 0968-0004 (79) 90205-6 , læs online )
  37. (in) Athel Cornish-Bowden , "  Hvorfor er ikke-konkurrencemæssig hæmning så knappe?  ” , FEBS Letters , bind.  203, nr .  1, 14. juli 1986, s.  3-6 ( PMID  3720956 , DOI  10.1016 / 0014-5793 (86) 81424-7 , læs online )
  38. (in) JF Fisher, SW og S. Meroueh Mobashery , "  Bakteriel resistens over for beta-lactam-antibiotika: opportunisme overbevisende, overbevisende mulighed  " , Chemical Reviews , Vol.  105, nr .  2 Februar 2005, s.  395-424 ( PMID  15700950 , DOI  10.1021 / cr030102i , læs online )
  39. (da) Douglas S Johnson, Eranthie Weerapana og Benjamin F Cravatt , "  Strategier til opdagelse og derisking af kovalente, irreversible enzymhæmmere  " , Future Medicinal Chemistry , bind.  2, nr .  6, juni 2010, s.  949-964 ( PMID  20640225 , DOI  10.4155 / fmc.10.21 , læs online )
  40. (in) Akira Endo , "  Opdagelsen og udviklingen af ​​HMG-CoA-reduktasehæmmere  " , Journal of Lipid Research , bind.  33, nr .  11, November 1992, s.  1569-1582 ( PMID  1464741 , læs online )
  41. (i) Alexander Wlodawer og Jiri Vondrasek , "  hæmmere af HIV-1-protease: en stor succes for Struktur-Assisted Drug Design1  " , Annual Review of Biofysik og Biomolecular Struktur , vol.  27, Juni 1998, s.  249-284 ( PMID  9646869 , DOI  10.1146 / annurev.biophys.27.1.249 , læs online )
  42. (i) S. Yoshikawa og WS Caughey , "  Infrarødt bevis for cyanidbinding til jern- og kobbersted i cytokrom c-oxidase fra bovint hjerte. Implikationer vedrørende iltreduktion  ” , Journal of Biological Chemistry , bind.  265, nr .  14, 15. maj 1990, s.  7945-7958 ( PMID  2159465 , læs online )
  43. (in) Tony Hunter , "  Proteinkinaser og fosfataser: Yin og Yang af proteinfosforylering og signalering  " , Cell , bind.  80, nr .  2 27. januar 1995, s.  225-236 ( PMID  7834742 , DOI  10.1016 / 0092-8674 (95) 90405-0 , læs online )
  44. (i) Jonathan S. Berg, Bradford C. Powell og Richard E. Cheney , "  A Millennial Myosin Folketælling  " , Molecular Biology of the Cell , vol.  12, nr .  4, April 2001, s.  780-794 ( PMID  11294886 , PMCID  32266 , DOI  10.1091 / mbc.12.4.780 , læs online )
  45. (in) EA Meighen , "  Molecular biology of bacterial bioluminescence  " , Microbiology and Molecular Biology Reviews , vol.  55, nr .  1, Marts 1991, s.  123-142 ( PMID  2030669 , PMCID  372803 , læs online )
  46. (in) E. de Clercq , "  Highlights in the Development of New Antiviral Agents  " , Mini Reviews in Medicinal Chemistry , Vol.  2 n o  2 April 2002, s.  163-175 ( PMID  12370077 , DOI  10.2174 / 1389557024605474 )
  47. (i) Roderick I. Mackie og Bryan A. Hvidt , "  Nylige fremskridt i Rumen Mikrobiel Økologi og Metabolisme: potentiel indvirkning på Nutrient Output  " , Journal of Dairy Science , vol.  73, nr .  10, Oktober 1990, s.  2971-2995 ( PMID  2178174 , DOI  10.3168 / jds.S0022-0302 (90) 78986-2 , læs online )
  48. (i) Carol A. Rouzer og Lawrence J. Marnett , "  cyclooxygenase: Strukturelle og funktionelle indsigt  " , Journal of Lipid Research , Vol.  50, april 2009, S29-S34 ( PMID  18952571 , PMCID  2674713 , DOI  10.1194 / jlr.R800042-JLR200 , læs online )
  49. (i) Bradley Doble W. og James R. Woodgett , "  GSK-3: tricks af handelen for en multi-tasking kinase  " , Journal of Cell Science , vol.  116, n o  del 7, April 2003, s.  1175-1186 ( PMID  12615961 , PMCID  3006448 , DOI  10.1242 / jcs.00384 , læs online )
  50. (in) Peter Bennett og Ian Chopra , "  Molekylær basis for beta-lactamaseinduktion i bakterier  " , Antimikrobielle midler og kemoterapi , bind.  37, nr .  2 Februar 1993, s.  153-158 ( PMID  8452343 , PMCID  187630 , DOI  10.1128 / AAC.37.2.153 , læs online )
  51. (i) Nils Joakim Færgeman og Jens Knudsen , "  af langkædede fedtsyre Role acyl-CoA estere i reguleringen af metabolisme og signalering i celle  " , Biochemical Journal , vol.  33, n o  del 1, April 1997, s.  1-12 ( PMID  9173866 , PMCID  1218279 )
  52. (i) Kenji Kamata, Morihiro Mitsuya, Teruyuki Nishimura, Jun-ichi Eiki og Yasufumi Nagata , "  Strukturel basis for regulering af det allosteriske allosteriske enzym Monomeric Human Glucokinase  " , Structure , vol.  12, n o  3, Marts 2004, s.  429-438 ( PMID  15016359 , DOI  10.1016 / j.str.2004.02.005 , læs online )
  53. (i) Froguel Habib Zouali Nathalie Vionnet, Gilberto Velho, Martine Vaxillaire Fang Sun, Suzanne Lesage, Markus Stoffel, juni Takeda, Philippe Passa Alan Permutt, Jacques S. Beckmann, Graeme I. Bell og Daniel Cohen , ”  Familiær Hyperglykæmi grund Mutationer i glukokinase - definition af en undertype af diabetes mellitus  ” , The New England Journal of Medicine , bind.  328, nr .  10, 11. marts 1993, s.  697-702 ( PMID  8433729 , DOI  10.1056 / NEJM199303113281005 , læs online )
  54. (i) Shintaro Okada og John S. O'Brien , "  Tay-Sachs Disease: Mangel på en generaliseret Beta-DN-acetylhexosaminidase-komponent  " , Science , bind.  165, nr .  3894, 15. august 1965, s.  698-700 ( PMID  5793973 , DOI  10.1126 / science.165.3894.698 , læs online )
  55. (i) Heidi Erlandsen og Raymond C. Stevens , "  The Structural Basis of Phenylketonuria  " , Molecular Genetics and Metabolism , Vol.  68, nr .  2 Oktober 1999, s.  103-125 ( PMID  10527663 , DOI  10.1006 / mgme.1999.2922 , læs online )
  56. (in) T. Flatmark og RC Stevens , "  Strukturel indsigt i de aromatiske aminosyrehydroxylaser og deres sygdomsrelaterede mutantformer  " , Chemical Reviews , bind.  99, nr .  8, 11. august 1999, s.  2137-2160 ( PMID  11849022 , DOI  10.1021 / cr980450y , læs online )
  57. (i) Aaron Fieker Jessica Philpott og Martine Armand , "  Enzymsubstitutionsbehandling for pankreasinsufficiens: nuværende og fremtidige  " , Clinical and Experimental Gastroenterology , vol.  4, Maj 2011, s.  55-73 ( PMID  21753892 , DOI  10.2147 / CEG.S17634 , læs online )
  58. (i) Benjamin Misselwitz, Daniel Pohl Heiko Frühauf, Michael Fried, Stephan R. Vavricka og Mark Fox , "  Laktose malabsorption og intolerance: patogenese, diagnose og behandling  " , United europæisk Gastroenterology Journal , vol.  1, nr .  3, Juni 2013, s.  151-159 ( PMID  24917953 , PMCID  4040760 , DOI  10.1177 / 2050640613484463 , læs online )
  59. (in) I Cleaver , "  Defekt reparationsreplikation af DNA i Xeroderma pigmentosum  " , Nature , bind.  218, nr .  5142, 18. maj 1968, s.  652-656 ( PMID  5655953 , DOI  10.1038 / 218652a0 , læs online )
  60. (i) V. Renugopalakrishnan R. Garduno-Juárez G. Narasimhan, CS Verma, X. Li Wei og Pingzuo , "  Rational Design af termisk stabile Proteins: relevans til Bionanoteknologi  " , Journal of Nanoscience og nanoteknologi , vol.  5, nr .  11, november 2005, s.  1759-1767 ( PMID  16433409 , DOI  10.1166 / jnn.2005.441 , læs online )
  61. (in) Karl Hult og Per Berglund , "  Engineered enzymer for Improved organic synthesis  " , Current Opinion in Biotechnology , Vol.  14, nr .  4, august 2003, s.  395-400 ( PMID  12943848 , DOI  10.1016 / S0958-1669 (03) 00095-8 , læs online )
  62. (i) Lin Jiang, Eric A. Althoff, Fernando R. Clemente, Lindsey Doyle, Daniela Rothlisberger Alexander Zanghellini Jasmine L. Gallaher, Jamie L. Betker Fujie Tanaka, Carlos F. Barbas III, Donald Hilvert, Kendall N Houk, Barry L. Stoddard og David Baker , "  De novo computational design of retro-aldol enzymer  " , Science , bind.  319, nr .  5868, 7. marts 2008, s.  1387-1391 ( PMID  18323453 , PMCID  3431203 , DOI  10.1126 / science.1152692 , læs online )
  63. (in) Sun Y, Cheng J , "  Hydrolyse af lignocellulosematerialer til fremstilling af ethanol: en gennemgang  " , Bioresource Technology , bind.  83, nr .  1,Maj 2002, s.  1–11 ( PMID  12058826 , DOI  10.1016 / S0960-8524 (01) 00212-7 )
  64. (en) Kirk O, Borchert TV, Fuglsang CC , "  Industrial enzym applikationer  " , Current Opinion in Biotechnology , vol.  13, nr .  4,august 2002, s.  345–351 ( DOI  10.1016 / S0958-1669 (02) 00328-2 )
  65. Dennis E. Briggs , Malts and Malting , London, Blackie Academic,1998, 1.  udgave , 796  s. ( ISBN  978-0-412-29800-4 , læs online ).
  66. (in) Dulieu C. Moll million Boudrant J Poncelet D , "  Performance Improved and control of beer fermentation using encapsulated alpha-acetolactate decarboxylase and modelling  " , Biotechnology Progress , Vol.  16, nr .  6,November-december 2000, s.  958–65 ( PMID  11101321 , DOI  10.1021 / bp000128k )
  67. (i) Rodrigo Tarte , Ingredienser i kødprodukter: egenskaber, funktionalitet og anvendelser , New York, Springer,2008, 419  s. ( ISBN  978-0-387-71327-4 , læs online ) , s.  177.
  68. (i) "  Chymosin - GMO Database  " , GMO Compass , EU,10. juli 2010(tilgængelige på en st marts 2015 )
  69. (in) Molimard P Spinnler ET , "  Review: Compounds Involved in the Flavor of Surface Mold- Ripened Cheese : Origins and Properties  " , Journal of Dairy Science , vol.  79, nr .  2Februar 1996, s.  169–184 ( DOI  10.3168 / jds.S0022-0302 (96) 76348-8 )
  70. (in) Guzmán Maldonado-H, López Paredes-O , "  Amylolytiske enzymer og produkter afledt af stivelse: en gennemgang  " , Critical Reviews in Food Science and Nutrition , Vol.  35, nr .  5,September 1995, s.  373–403 ( PMID  8573280 , DOI  10.1080 / 10408399509527706 )
  71. (i) "  Protease - GMO-database  " , GMO-kompas , Den Europæiske Union,10. juli 2010(adgang til 28. februar 2015 )
  72. (in) Alkorta I Garbisu C Llama J. Serra JL , "  Industrielle anvendelser af pektiske enzymer: en gennemgang  " , Process Biochemistry , vol.  33, nr .  1,Januar 1998, s.  21–28 ( DOI  10.1016 / S0032-9592 (97) 00046-0 )
  73. Stryer L, Berg JM, Tymoczko JL, Biochemistry , San Francisco, WH Freeman,20025.  udgave ( ISBN  0-7167-4955-6 , læs online ).
  74. (in) Bajpai P , "  Anvendelse af enzymer i papirmasse- og papirindustrien  " , Biotechnology Progress , Vol.  15, nr .  2Marts 1999, s.  147–157 ( PMID  10194388 , DOI  10.1021 / bp990013k )
  75. (i) Begley CG Paragina S Sporn A , "  En analyse af enzym rengøringsmidler Kontaktlinser  " , Journal of American Optometric Association , vol.  61, nr .  3,Marts 1990, s.  190-4 ( PMID  2186082 )
  76. Paul L. Farris , Roy L. Whistler ( red ) og James N. BeMiller ( red ), Starch Chemistry and Technology , London, Akademisk,20093.  udgave , 894  s. ( ISBN  978-0-08-092655-1 , læs online ) , "Økonomisk vækst og organisering af den amerikanske stivelsesindustri".
  77. Payen og Persoz, ”Memoir på diastase, de vigtigste produkter i sine reaktioner og deres anvendelser til de industrielle arts”, Annales de Chimie et de fysik , 2 nd  serier, t. 53, 1833, s.  73-92 , tilgængelig på Google Bøger .
  78. Afhandling om mikrobiologi , bind. 2, Masson-udgaver, 1899, Paris; især kapitel 1, side 9.
  79. François Gros, "  Cellulær biokemi: Indledende forelæsning holdt tirsdag den 15. januar 1974  " om Publications du Collège de France , OpenEdition, 15. januar 1974(adgang til 28. maj 2015 ) ,s.  4-33
  80. (i) Keith L. Manchester , "  Louis Pasteur (1822-1895) - held og den forberedte sind  " , Trends in Biotechnology , Vol.  13, nr .  12, December 1995, s.  511-515 ( PMID  8595136 , DOI  10.1016 / S0167-7799 (00) 89014-9 , læs online )
  81. (i) "  Nobelprisen i kemi 1907: Eduard Buchner - Biografisk  " om Nobelpriser og pristagere (adgang 28. maj 2015 )
  82. (i) Richard Willstätter , "  Faraday læsning. Problemer og metoder i enzymforskning  ” , Journal of the Chemical Society (Genoptaget) , 1927, s.  1359-1381 ( DOI  10.1039 / JR9270001359 , læs online )
  83. (in) David Blow , "  Så forstår vi, hvordan enzymer fungerer?  » , Structure , vol.  8, nr .  4, april 2000, R77-R81 ( PMID  10801479 , DOI  10.1016 / S0969-2126 (00) 00125-8 , læs online )
  84. (i) "  Nobelprisen i kemi i 1946  " på nobelpriser og Laureates (adgang 28 maj 2015 )
  85. (in) CCF Blake, D. Koenig, GA Mair, ACT North, DC Phillips og VR Sarma , "  Structure of Hen Egg-White Lysozyme: A Three-dimensional Fourier Synthesis at 2 Å Resolution  " , Nature , vol.  206, nr .  4986, 22. maj 1965, s.  757-761 ( PMID  5891407 , DOI  10.1038 / 206757a0 , læs online )
  86. (i) Louise N. Johnson og Gregory A. Petsko , "  David Phillips og Oprindelse strukturelle Enzymology  " , Trends in Biochemical Sciences , vol.  24, nr .  7, 1 st juli 1999, s.  287-289 ( PMID  10390620 , DOI  10.1016 / S0968-0004 (99) 01423-1 , læs online )
  87. (i) Nomenklaturudvalget for Den Internationale Union for Biokemi og Molekylær Biologi (NC-IUBMB), i samråd med IUPAC-IUBMB Joint Commission om Biokemisk nomenklatur (JCBN), "  Web-versionen af enzymnomenklatur: Anbefalinger fra Nomenklaturudvalget for den internationale union for biokemi og molekylærbiologi om nomenklaturen og klassificering af enzymer efter de reaktioner, de katalyserer  ” , på IUBMB , 30. april 2015(adgang til 28. maj 2015 )
  88. Familier af proteolytiske enzymer på Merops, 4. marts 2016
  89. “  Spørgsmål om sprog: et eller et enzym?  », Revue d'histoire de la pharmacy , vol.  56, nr .  199,1968, s.  195–196 ( læst online , adgang 23. marts 2020 ).
  90. “  enzym  ” , på Larousse online (adgang til 28. maj 2015 ) .
  91. "  coenzym  " , på Larousse online (adgang til 28. maj 2015 ) .

Se også

Relaterede artikler

eksterne links