Le classement des enzymes Les enzymes peuvent être classé selon la réaction qu'elles catalysent avec la nomenclature E.C (Enzyme commission number). Cette nomenclature est constitué de 4 chiffres EC X1.X2.X3.X4 -Le premier chiffre correspond au type de réaction catalysé -Le second le substrat général impliqué lors de la réaction -Le troisième le substrat spécifique impliqué -Le quatrième le numéro de série de l'enzyme. Ex la phosphotriesterase EC 3.1.8.1 3: hydrolase 1: hydrolyse d'une liaison ester 8: hydrolyse d'une liaison phosphotriestester 1: phosphotriesterase

Phospshotriesterase (archae bactérie) Attention cette nomenclature ne référence pas une enzyme mais une réaction enzymatique. Même code, différentes enzymes différentes enzymes (séquences différentes) peuvent avoir la même nomenclature si elle catalyse la même réaction. Phospshotriesterase (archae bactérie) Tonneau (a/b)8 Paraoxonase (homme) b propeler

Même enzyme, différents codes Certaines enzyme peuvent avoir différentes activité enzymatiques et par conséquent différent code. La paraoxonase humaine possède plusieurs activité catalytique arylesterase Lactonase EC 3.1.181 phosphotriesterase EC 3.1.1.2 EC 3.1.8.1

Il y a 6 classes d'enzymes EC 1 Oxydoréductases : catalysent les réactions d'oxydo-réduction EC 2 Transférases : transfèrent un groupement fonctionnel (par exemple un groupe méthyle ou phosphate) EC 3 Hydrolases : catalysent l'hydrolyse de diverses liaisons EC 4 Lyases : brisent diverses liaisons par d'autres procédés que l'hydrolyse et l'oxydation EC 5 Isomérases : catalysent les réactions d'isomérisation dans une simple molécule EC 6 Ligases : joignent deux molécules par des liaisons covalentes

Les hydrolases EC 3 L'hydrolyse est la décomposition d'une molécule par l'action de l'eau. L'eau est réactive grâce à sa décomposition H+ et OH-

Les protéases Ce sont des enzymes qui sont capable d'hydrolyser la liaison peptidique Les protéases sont indispensables pour couper les enzymes. La durée de vie d'une liaison peptidique est de 7 ans. protéase

Le rôles des protéases En biologie: -digestion -coagulation sanguine -cycle de vie des protéines -régulation cellulaire -toxine (venin, toxine botulique…) … En médecine -inhibiteur de la protéase du HIV (réplication du virus) -inhibition de l'enzyme de conversion de l'angiotensine (hypertension artérielle) En biotechnologie - Industrie agroalimentaire (ferment, fromage,…) -dépollution - lessive - Ingénierie des protéines -Science ..

Les différentes protéases Il existe trois classes fonctionnelles de protéase. -Les aminopeptidases qui peuvent couper la liaison peptidique entre le 1er et 2nd acide aminé -Les carxoxipeptidases qui peuvent couper la liaison peptidique entre le l'avant dernier et le dernier acide aminé -Les endopeptidases qui coupent la liaison peptidique à l'intérieur de la protéine carboxypeptidase N-term C-term aminopeptidase endopeptidase

Les différents mécanismes des protéases les protéases à serine Elles possèdent un triade catalytique impliquant une serine, une histidine et un acide aspartique. pH optimal 8 protéases à thiol Elle possède un site actif avec cystéine qui va faire une attaque nucléophile Protéases Acides Elle vont attaquer le substrat grâce à un acide aspartique à pH acide Métalloprotéases. Elle possèdent un ion métallique, souvent le Zn. Ce métal va jouer le rôle d'acide de Lewis pour activer une molécule d'eau

Les protases à serine Dans cette famille, on rencontre les endoprotéases de la digestion synthétisées dans le pancreas: La trypsine coupe après une lysine ou une arginine La chymotrysine coupe après un acide aminé aromatique ou hydrophobe (W,Y,F,L) L'elastase coupe après après des petit acides aminé neutre (A,V,G) Avec ce cocktail, il y a peu de chance qu'une protéine résiste à la protéolyse Autre enzyme La subtilisine

le plan peptidique résonne L'hydrolyse de la liaison peptidique sans assistance Rappel le plan peptidique résonne O Ca N Ca C H O H H Soucis. -On a brisé la résonnance qui rendait la liaison stable. -On crée une charge négative non stabilisé -Le proton de l'eau n'a pas d'accepteur (eau mauvais accepteur) O- Ca N Ca C H OH + H+

+ H+ O- Ca N Ca C La liaison peptidique se brise H Soucis -L'azote va développer un charge négative cette charge va être compenser par un proton -L'eau est un mauvais donneur O H O Le 2 espèces se sépare + Ca H N Ca C H OH Dans le solvant L'acide se déprotone et l'azote se protone. (automatique, en raison des pKa) H O + Ca H N+ Ca C H O-

Mécanisme générale des triades catalytique les protéase à serine Le site actif est composé de 3 acides aminé principaux: -Une serine -Une histidine -Un acide aspartique La pKa normal d'une serine est de 13. En principe cette acide aminé n'est pas déprotoné et ne peut pas faire d'attaque nucléophile. Dans une triade catalytique. En face du proton de la serine se trouve une histidine Pka normal 6). Serine réactive Cette histidine est rendu beaucoup plus basique (pKa 12) car son deuxième azote est en interaction avec un acide aspartique qui stabilise la charge de l'histidine. Ainsi le proton de la serine est accepté par l'histidine rendu beaucoup plus basique. La serine peu maintenant se déprotonner et être réactive

Asp COO- Asp COO- Asp COO- Asp COO- Asp COO- Asp COO-

La charge négative est stabilisée par une poche appelé "trou oxyanion" Asp COO- Asp COO- Trou oxyanion Etape 1. La serine se déprotone (grace à la triade) et fait une attaque nucléophile sur l'atome de carbone du carbonyle (SP2). Il y a la formation d'un intermédiaire acyl-enzyme négatif et tétraédrique. La charge négative est stabilisée par une poche appelé "trou oxyanion" L'intermédiaire tétraédrique est mieux stabilisé que la molécule plane. L'etat de transition est favorisé.(déformation du substrat au profit de l'etat intermédiaire.

Etape 2 La liaison se coupe Asp COO- Etape 2 La liaison se coupe La charge développé sur l'azote est compensé par la captation du proton qui était initialement sur l'histidine. Asp COO-

La partie C-terminal de la protéine clivé part. Asp COO- Asp COO- Etape 3 La partie C-terminal de la protéine clivé part. Une molécule d'eau arrive. Mécanisme à 2 temps, Mécanisme ping-pong

La molécule d'eau attaque l'acyl-enzyme. Asp COO- Etape 4 La molécule d'eau est activée.Elle est deprotoné par l'histidne très basique (asp) La molécule d'eau attaque l'acyl-enzyme. L'etat intermédiaire tétraédrique et sa charge négative sont à nouveau stabilisé par l'enzyme Asp COO- Trou oxyanion C'est l'étape limitante de la réaction car la molécule d'eau est moins réactive que la serine

L'ancienne partie N-term de la protéine clivé se décroche. Asp COO- Etape 5 L'ancienne partie N-term de la protéine clivé se décroche. L'enzyme est régénéré

Bilan. Activation des groupes réactifs serine eau Les protons nécessaires sont à disposition Les états intermédiaires tétraédriques et négatif sont stabilisés et favorisés