Modèles cinétiques d'activation des enzymes en fonction du pH : concept de familles de protons : le modèle tétard de la saccharase intestinale
Auteur / Autrice : | Monique Vasseur |
Direction : | Directeur de thèse inconnu |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Sciences naturelles |
Date : | Soutenance en 1985 |
Etablissement(s) : | Paris 11 |
Partenaire(s) de recherche : | Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne) |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Résumé
La corrélation étroite entre l'activation de la saccharase intestinale de lapin (sucrose α-D-glucohydrolase, EC. 3. 2. 1. 48) par le Na⁺ et l'activation par déprotonation de l'enzyme dans la zone de pH 4. 8 à 7. 2 a conduit à la formulation d'un modèle cinétique, le Modèle II ( Vasseur, 1982). Ce modèle fait le lien entre le modèle allostérique, indépendant du pH, le Modèle I (Alvarado, 1974), et les modèles classiques, dépendants du pH, de Michaelis, Alberty, Dixon ou Cleland, excepté que l'activation de la saccharase, au-dessous de pH 7, est liée à la perte simultanée de deux protons clés (pK₁ = 5. 7). Le modèle II, édifié essentiellement sur la base des modèles classiques, s'est révélé insuffisant pour expliquer l'effet antagoniste du Na⁺ (ou du substrat) avec lin seul des deux protons clés, un proton, Hₓ, se comportant comme un inhibiteur compétitif. L'autre proton, Hy, est responsable de l'activité catalytique. Nous proposons que les deux protons impliqués dans pK₁ jouent un rôle fonctionnel distinct et appartiennent à deux familles différentes: la famille K et la famille V, responsables respectivement des effets sur l’affinité et sur la capacité. Si Hₓ se fixe ou non, l'enzyme oscille entre deux formes ayant des propriétés de liaison différentes vis à vis des deux coactivateurs allostériques. L'effet des métaux alcalins, Li⁺ et Na⁺, consiste à déplacer cet équilibre. A faibles concentrations, ils facilitent la déprotonation de l'enzyme, donnant une activation de type K. Au contraire, à fortes concentrations, ils favorisent la reprolonation de l'enzyme causant une inhibition compétitive pure. Aussi, pour expliquer les mécanismes moléculaires d'activation et/ou d'inhibition de la saccharase par les métaux alcalins dans la zone de pH 4. 8 à 8. 8, nous proposons un modèle cinétique complet, le Modèle TETARD, qui considère la fonction et le nombre (3) des protons clés de l'enzyme. Contrairement aux concepts classiques d'activation des enzymes en fonction du pH, le modèle' têtard inclut la participation simultanée des deux familles de protons, V et K, dans la même réaction d'ionisation. Afin de généraliser, nous proposons que chaque famille de protons puisse contenir un ou plusieurs protons liés fonctionnellement qui sont perdus (ou gagnés) comme un seul bloc. Puisque, en principe, une enzyme possède deux pK caractéristiques et que chacun de ces pK peut contenir un maximum de deux familles de protons, nous obtenons un modèle à quatre familles de protons, le Modèle PAPILLON, qui peut servir de base à la construction de la plupart des modèles enzymatiques. Ce modèle peut générer des modèles-fils, le plus simple étant celui décrit par Michaelis et Davidsohn où seulement 2 familles de protons sont visibles au 11eu des 4 théoriquement possibles. Nous décrivons une méthode mathématique générale capable de donner directement l'équation globale décrivant pratiquement tous les modèles enzymatiques; cette équation est, de plus, directement adaptable pour le traitement global des résultats par ordinateur.