Régulation des enzymes michaeliennes

• Activateurs : augmentent la Vi et agissent sur Vmax ou sur Km
• Inhibiteurs : diminuent la Vi de la réaction et agissent sur Vmax ou sur Km

Inhibitueurs

• Inhibition irréversible
• Inhibition réversible

1/ Inhibition irréversible

= Fixation de l'inhibiteur sur l'enzyme ou cofacteur par des liaisons covalentes => baisse de la quantité d'enzyme totale disponible

• Analogue du S
• Modificateurs du S
• Modificateurs des AA du site actif
• Complexant du cofacteur métallique

2/ Inhibition réversible

Inhibiteurs coimpétitifs

• 1 seul site de fixation pour le S et I
• Exclusion mutuelle
• Structure analogues (I ressemble au S mais ne peut pas être transformé par E)

Inhibition non compétitive

• Fixation sur un site différent du site actif, avant ou après S
• Aucune influence sur la fixation de S : sites de fixation distincts
• Aucune homologie structurale

Inhibition mixte

• Inhibition non compétitive où l'inhibiteur se fixe avec des affinités différentes à E et à ES

Inhibition incompétitive ou anticompétitive

• Inhibition par blocage du complexe intermédiaire
• Inhibiteur ne se lie qu'au complexe ES

Inhibition par excès de substrat

Enzymes allostériques

1/ Qu'est-ce que l'allostérie ?

• Fixation d'une molécule effectrice => changement dans la conformation 3D => modification du site actif
• Caractéristiques communes : Enzymes oligomériques, avec plusieurs sites actifs et un effet coopératif entre les SU

=> Régulation de l'activité enzymatique en fonction des coditions extérieurs changeantes

Allostérie et métabolisme

• E allostériques très présentes dans les chaînes métaboliques
• Régulation très fine en fonction des différents acteurs : produit final ; précurseur

Exemple de la glycosyle

Exemple 2 : contrôle allostériques des voies de synthèse d'acides aminés dérivant de l'aspartate

2/ Propriétés des enzymes allostériques

• Structure : IVaire formé d'un nombre pair de SU (protomères)=> enzymes oligomériques ; 1 protomère = 1 site de fixation pour S
• Effet coopératif : changement de conformation en fonction de la liaison avec S => influence l'activité des autres sites
• Cinétique : non michaelienne ; courbe sigmoïde qui dépend du degré de coopérativité
• Présence d'un ou plusieurs site de fixation d'inhibiteur/activateur par protomère

L'effet allostérique

• Existence des protomères sous 2 formes (T = tendue et R = relâchée)

Effecteurs allostériques

3/ Modulation hétérotrope

Différents systèmes

• Système K : l'effecteur ne modifie que l'affinité apparente (Km) de E pour S
• Système V : l'effecteur ne modifie que la vitesse maximale (Vmax) de la réaction
• Système mixte : l'effecteur modifie les deux paramètres Km et Vmax

Enzymes du systèmes K

• L'effecteur modifie l'affinité apparente pour S (Km)
• S et l'effecteur présentent des affinités différentes pour les formes R et T de l'E
• Les formes R et T ont la même Vmax
• L'affinité pour S diminue en présence d'un inhibiteur allostérique et augmente en présence d'un activateur allostérique

=> Cinétique toujours sigmoïde

• Modulation hétérotrope + et - par les effecteurs allostériques
• Les différentes formes ne présentent pas la même affinité pour le substrat

Enzymes du système V

• L'enzyme passe d'une forme à l'autre sans changer d'affinité pour S
• C'est Vi donc Kcat donc Vmax qui varie

• S a la même affinité pour les formes R et T

=> en apparence 1 seule forme d'enzyme (coopérativité semble absente, cinétique sembable à une michaelienne)

=> Activateur et inhibiteur modifient la vitessse sans modifier l'affinité

Rôle biologiques des systèmes K et V

• Enzymes à système K : adaptées aux conditions dans laquelle [S] est limitante (souvent le cas in vivo)

4/ Cinétique allostérique

• Equation de Hill

• n : coefficient de coopérativité 1<n<nombre de sites de fixation de S

=> Si n=1, absence de coopérativité, la fixation sur les différents sites est indépendante = équation de MM

=> Si n>1, la fixation est coopérative = courbe sigmoïde

=> Si n<1, la fixation est anticoopérative

Enzymes à plusieurs substrats

• In vivo, rarement un seul produit et un seul substrat
• Nomenclature en fonction du nombre de substrats/produits (uni,bi,ter,quad... => bi/uni, bi/bi, bi/ter)
• Terminologie : substrats A, B, C, D ; produits P, Q, R, S ; formes stables de l'enzymes E, F, G
• Systèmes bi/bi : A+B => P+Q

Mécanisme séquentiel aléatoire / ordonné / ping-pong

Réaction bi/bi

• Comportement Michaelien si on considère : 1 seul substrat comme variable, le 2ème substrat = constante et 1 seul produit