Infodoc : Sciences, Techniques et Culture

TOME II
PARTIE IV - LA FONCTION CATALYTIQUE
INTRODUCTION
10 - FORMATION DES COMPLEXES ENZYME-SUBSTRAT
10.1. Nature des forces intervenant dans les associations enzyme-substrat
10.1.1. Forces d'interactions électrostatiques
10.1.1.1. Interactions entre deux ions ou interactions coulombiennes
10.1.1.2. Interactions entre un ion et un dipôle
10.1.1.3. Interactions entre dipôles permanents
10.1.2. Interactions d'induct[...]

TOME II
PARTIE IV - LA FONCTION CATALYTIQUE
INTRODUCTION
10 - FORMATION DES COMPLEXES ENZYME-SUBSTRAT
10.1. Nature des forces intervenant dans les associations enzyme-substrat
10.1.1. Forces d'interactions électrostatiques
10.1.1.1. Interactions entre deux ions ou interactions coulombiennes
10.1.1.2. Interactions entre un ion et un dipôle
10.1.1.3. Interactions entre dipôles permanents
10.1.2. Interactions d'induction
10.1.2.1. Interaction entre un ion et un dipôle induit
10.1.2.2. Interactions entre un dipôle et un dipôle induit ou interactions de DEBYE 10.1.3. Interactions électrocinétiques ou forces de dispersion de LONDON
10.1.4. Interactions répulsives à courte distance
10.1.5. La liaison hydrogène
10.1.6. Interactions hydrophobes
10.1.7. La liaison covalente
10.1.8. Détermination de la nature des interactions enzyme-substrat
10.2. Energétique des associations enzyme-substrat
10.3. Mécanismes d'association enzyme-substrat
10.3.1. Théorie de l'ajustement induit
10.3.2. Théorie du « rack» ou du « strain » (distorsions ou contraintes dans le substrat)
10.3.3. Théorie du« rack dynamique»
Bibliographie
11 - MÉCANISMES CAT ALYTIQUES
11.1. La catalyse chimique
11.1. Définitions et principes généraux
11.1.1.1. Mécanismes de rupture d'une liaison covalente
11.1.1.2. Réactifs nucléophiles et électrophiles
11.1.1.3. La théorie de l'état de transition
11.1.2. La catalyse nucléophile
11.1.2.1. Formation de l'intermédiaire d'addition: le complexe tétraédrique
11.1.2.2. Effet de la structure sur la reactlvité
11.1.2.3. Mécanismes possibles de la catalyse nucléophile
11.1.3. La catalyse générale basique
11.1.4. La catalyse électrophile
11.1.5. La catalyse générale acide
11.1.6. La catalyse générale acide-base
11.2. Les effets isotopiques
11.2.1. Effets isotopiques primaires
11.2.1.1. Définition
11.2.1.2. Interprétation énergétique des effets isotopiques primaires
11.2.1.3. Effets isotopiques avec le tritium
11.2.2. Effets de solvants: équilibres dans H2O et D2O
11.2.3. Effets isotopiques secondaires
11.2.3.1. Changement de fréquence des liaisons entre atomes non-réagissants
11.2.3.2. Effets inductifs
11.2.3.3. Hyperconjugaison
11.2.3.4. Effets stériques
11.2.3.5. Effets de solvant
11.204. Grandeur des effets isotopiques
11.2.5. Effets isotopiques sur les réactions enzymatiques
11.3. Principaux types de réactions catalysées par les enzymes
11.3.1. Réactions de transfert de groupes
11.3.1.1. Réactions de transfert d'acyle
11.3.1.2. Transfert de groupes phosphoryle
11.3.1.3. Transfert de groupes glycosyle
11.3.2. Réactions d'oxydoréduction
11.3.3. Réactions d'élimination, d'isomérisation et de réarrangement
11.3.4. Formation ou rupture de liaisons carbone-carbone
11.4. Particularités de la catalyse enzymatique
11.4.1. La catalyse enzymatique est une catalyse intramoléculaire
11.4.1.1. Les réactions enzymatiques sont des réactions du premier ordre
11.4.1.2. Effet de concentration
11.4.1.3. Effets d'orientation
11.4.1.4. Effets entropiques
11.4.1.5. Rôle de l'ajustement induit et des contraintes
11.4.2. La catalyse enzymatique est une catalyse polyfonctionnelle
11.4.3. Complémentarité de l'enzyme pour l'état de transition du substrat
11.4.3.1. Aspects énergétiques
11.4.3.2. Paramètres cinétiques correspondant à quelques réactions enzymatiques
11.4.3.3. Affinité des enzymes pour les analogues de l'état de transition
11.4.3.4. Estimation des affinités minimales des enzymes pour les états de transition des substrats
11.4.3.5. Arguments structuraux
11.4.3.6. Une application de cette particularité: les abzymes
11.4.4. Effets de microenvironnement.
11.4.4.1. Effets électrostatiques
11.4.4.2. Rôle des molécules d'eau
11.4.4.3. Rôle de l'environnement hydrophobe
11.4.4.4. Liaisons hydrogène à faible barrière d'énergie
11.4.5. Intermédiaires réactionnels dans la catalyse enzymatique
11.5. Conclusions
Bibliographie
12 - EXEMPLES DE RELATIONS STRUCTURE-FONCTION DANS QUELQUES SYSTÈMES ENZYMATIQUES
12.1. Les protéases
12.1.1. Les protéases à sérine
12.1.1.1. Aspects structuraux
12.1.1.2. Activation des zymogènes
12.1.1.3. Le chemin réactionnel
12.1.1.4. Le site de fixation des substrats et le complexe de MICHAELlS
12.1.1.5. Le complexe tétraédrique et le site de fixation de l'ion oxonium
12.1.1.6. La triade catalytique et le mécanisme d'acylation
12.1.1.7. L 'acyl-enzyme et l'étape de désacylation
12.1.2. Les protéases à thiol
12.1.2.1. Aspects structuraux
12.1.2.2. Activation des protéases à thiol
12.1.2.3. Le centre actif
12.1.2.4. Mécanisme catalytique
12.1.3. Les protéases acides ou aspartyl-protéases
12.1.3.1. Activation des zymogènes
12.1.3.2. Aspects structuraux
12.1.3.3. Association enzyme-substrat
12.1.3.4. Le site catalytique
12.1.3.5. Formation de l'intermédiaire tétraédrique
12.1.3.6. Rupture de l'intermédiaire tétraédrique
12.1.4. Les métalloprotéases : la carboxypeptidase A
12.1.4.1. Activation du zymogène
12.1.4.2. Structure de la carboxypeptidase A
12.1.4.3. Localisation et rôle du Zn++
12.1.4.4. Le centre actif
12.1.4.5. Association enzyme-substrat
12.1.4.6. Mécanismes catalytiques
12.2. Enzyme6 de tran6fert de groupes phosphoryle
12.2.1. Amino-acyl ARNT synthétases
12.2.2. Les kinases - La phosphoglycérate kinase
12.2.2.1. Propriétés structurales
12.2.2.2. Le site de fIXation des substrats nucléotidiques
12.2.2.3. Le site de fixation des substrats phosphoglycérate
12.2.2.4. Le complexe ternaire et le mouvement des domaines
12.2.2.5. Mécanisme catalytique
12.3. Enzymes de transfert de groupes glycosyles - Le Lysozyme
12.3.1. Propriétés structurales
12.3.2. Le centre actif
12.3.3. Mécanisme catalytique
12.4. Les enzymes d'oxydoréduction
12.4.1. L'alcool déshydrogénase
12.4.1.1. Propriétés structurales
12.4.1.2. Changement conformationnel de l'enzyme induit par la fixation du coenzyme
12.4.1.3. Fixation du coenzyme
12.4.1.4. Fixation des substrats
12.4.1.5. Mécanisme catalytique
12.4.2. Le flavocytochrome b2
12.4.2.1. Propriétés structurales
12.4.2.2. Fixation de l'hème et de la flavine
12.4.2.3. Fixation du substrat
12.4.2.4. Mécanisme réactionnel
12.5. La triose phosphate isomérases
12.5.1. Structure de l'enzyme
12.5.2. Structure du complexe enzyme-substrat
12.5.3. Mécanisme réactionnel
12.6. L'aspartate aminotransférase
12.6.1. Propriétés structurales
12.6.2. Fixation du coenzyme
12.6.3. Fixation du substrat: changement de conformation de l'enzyme
12.6.4. Le site actif
12.6.5. Mécanisme catalytique
12.7. Les aldolases
12.7.1. Propriétés structurales
12.7.2. Le site actif
12.7.3. Mécanisme catalytique
12.8. Conclusions et perspectives
Bibliographie
PARTIE V - RÉGULATION DE L'ACTIVITÉ ENZYMATIQUE
INTRODUCTION
13 - RÉGULATION PAR INTERACTIONS NON-COVALENTES
13.1. Régulation allostérique
13.2. Aspect phénoménologique de la coopérativité
13.3. Les modèles phénoménologiques
13.3.1. L'équation de HILL
13.3.2. L'équation d'ADAIR
13.4. Le modèle concerté [MONOD, WYMAN & CHANGEUX, 1965]
13.4.1. Définition
13.4.2. Les systèmes K
13.4.3. Systèmes V dans le modèle concerté
13.5. Le modèle séquentiel [KOSHLAND, NÉMÉTHY & FILMER, 1966]
13.5.1. Définition
13.5.2. Modèle du tétramère tétraédrique
13.5.3. Modèle du tétramère carré
13.5 A. Anticoopérativité
13.6. Le modèle généralisé
13.7. Couplage thermodynamique entre énergie de fixation des ligands (substrats) et énergie d'interaction entre sous-unités
13.8. Coopérativité cinétique: modèle de RtCARD
13.9. Coopérativité et allostérie
13.10. Exemples d'enzymes allostériques
13.10.1. La glycogène .phosphorylase
13.10.1.1. Régulation allostérique
13.10.1.2. Structure de la phosphorylase
13.10.2. La phosphofructokinase
13.10.2.1. Structure de la phosphofructokinase
13.10.2.2. Régulation allostérique de la phosphofructokinase
13.10.3. L'aspartate transcarbamylase d' E. coli
13.10.3.1. Effets coopératifs entre les sites catalytiques
13.10.3.2. Allostérie -Interactions hétérotropes entre sites régulateurs et sites catalytiques
13.10.4. La ribonucléotide réductas
13.10.4.1. Mécanisme réactionnel
13.10.4.2. Structure des ribonucléotide réductases
13. I0.4.3. Régulation allostérique
13.11. Le phénomène de« squatting ».
13.12. Les enzymes« mnémoniques »
13.12.1. Cas d'un enzyme mnémonique à un substrat et un produit.
13.12.1.1. Comportement cinétique
13.12.1.2. Aspects thermodynamiques
13.12.2. Cas d'un enzyme mnémonique à deux substrats et deux produits
13.12.3. Le produit de la réaction agit comme effecteur
13.13. Régulation par interaction protéine-protéine
13.13.1. Le système lipase-colipase
13.13.2. Régulation de l'ornithine transcarbamylase de Saccharomyces cerevisiae par l'arginase
13.13.3. Les protéine kinases dépendantes du cAMP
13.13.4. Régulations par interaction avec le complexe calmoduline-calcium
Bibliographie
4 - RÉGULATIONS COVALENTES
14.1. Modifications par protéolyse limitée: activation de précurseurs
14.2. Les inhibiteurs protéiques de protéases
14.2 .1. Inhibiteurs des protéases à sérine
14.2.1.1. Les a2 - macroglobulines
14.2.2.1.2. Les inhibiteurs protéiques de protéases possédant un site spécifique de coupure
14.2.2. Les inhibiteurs de protéases à thiol
14.2.3. Les inhibiteurs protéiques de métalloprotéases
14.2.4. Inhibiteurs protéiques des aspartyl-protéases
14.3. Régulation par modification chimique
14.3 .1. Phosphorylation
14.3.2. ADP-ribosylation
14.3.2.1. Réaction enzymatique impliquée
14.3.2.2. Effets physiologiques
14.3.3. Glycosylation
14.3 A. Adénylation, uridylation
14.4. Mécanismes d'action des systèmes cascades
14.4.1. Définition
14.4.2. Systèmes cascades irréversibles
14.4.2.1. La cascade de la coagulation sanguine
14.4.2.2. Le système du complément
14.4.3. Cascades cycliques
14.4.3.1. Cascades monocycliques
14.4.3.2. Les systèmes cascades bicycliques
14.4.3.3. Les systèmes cascades multicycliques
14.5. Les inactivationsirréversibles
14.5.1. Les protéasomes
14.5.1.1. Protéasome 20s
14.5.1.2. Protéasome 26S
14.5.2. Les caspases et le processus d'apoptose
Bibliographie
15 - ENZYMES MUL TIFONCTIONNELS, COMPLEXES MUL TlENZYMA TIQUES ET CANALISA TlON MÉTABOLIQUE
15.1. La phosphoriboylanthranilate isomérase-indoleglycérolphosphate synthase. 15.1.1. Structure de l'enzyme de E. coli
15.1.2. Structure du site actif
15.1.3. Propriétés fonctionnelles
15.2. La tryptophane Synthase
15.2.1. Propriétés fonctionnelles
15.2.2. Structure de l'enzyme
15.2.3. Etude d'un mutant conduisant à l'obstruction du canal
15.3. La protéine CAD
15.3.1. Les premiers enzymes de la voie de biosynthèse des pyrimidines
15.3.2. Aspects structuraux
15.3.3. Propriétés fonctionnelles
15.4. La carbamylphosphate Synthétase
15.4.1. Propriétés fonctionnelles
15.4.2. Propriétés structurales
15.4.3. Le tunnel
15.5. Le complexe de la pyruvate déshydrogénase
15.5.1. Propriétés fonctionnelles
15.5.2. Propriétés structurales
15.5.3. Rôle des domaines lipoamide dans la canalisation du substrat
15.6. La synthétase des acides gras
15.6.1. Propriétés fonctionnelles
15.6.2. Caractéristiques structurales
15.7. Complexes multienzymatiques transitoires et phénomène de canaIisation
Bibliographie
PARTIE VI - ENZYMOLOGIE EN MILIEU STRUCTURÉ
INTRODUCTION
16 - LOCALISATION ET COMPARTIMENTATION CELLULAIRES
16.1. Localisation des enzymes dans les compartiments cellulaires
16.2. La concentration cellulaire des macromolécules
16.3. Interactions des enzymes avec les constituants cellulaires
16.3.1. Enzymes membranaires
16.3.2. Enzymes associés au cytosquelette
16.3.3. Enzymes associés aux parois végétales
16.4. Compartimentation des métabolites
17 - CINÉTIQUE DES RÉACTIONS ENZYMATIQUES CATALYSÉES PAR DES ENZYMES IMMOBILISÉS
17.1. Equation fondamentale du couplage
17.2. Boucles d'hystérésis dans les réactions impliquant un couplage diffusion-réaction
17.3. Contraintes électrostatiques sur les enzymes immobilisés
18 - THÉORIE DU CONTR6LE DES VOIES MÉTABOLIQUES
18.1. Contrôle d'une voie métabolique linéaire à l'état stationnaire
18.1.1. Coefficients de contrôle
18.1.2. Coefficients d'élasticité et relation de connectivité
16.1.3. Approches expérimentales
18.2. Contrôle d'un cycle métabolique
Bibliographie.
CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES
Bibliographie
BIBLIOGRAPHIE GÉNÉRALE
CONSTANTES PHYSIQUES
INDEX